Гуанозин

Гуанозин е нуклеозидът на пуриновата основа гуанин и се образува чрез добавяне на простата захарна рибоза. Ако се добави дезоксирибоза, а не рибоза, това е дезоксигуанозин.

Гуанозинът е част от спиралите и двойните спирали на РНК. Аналогът дезоксигуанозин е част от ДНК. Като гуанозин трифосфат (GTP) с три свързани фосфатни групи, гуанозинът е важен запас на енергия и донор на фосфатни групи в рамките на цитратния цикъл в митохондриите на клетките.

Какво е гуанозин?

Гуанозинът е нуклеозидът на пуриновата основа гуанин. Създава се чрез добавяне на рибозна група чрез N-гликозидна връзка. В случая на аналога дезоксигуанозин прикрепената пентоза се състои от групата на дезоксирибозата.

Гуанозинът и дезоксигуанозинът са компоненти на единичните и двойните спирали на РНК и ДНК. Комплементарната база образува цитозин на пиримидиновата основа или нейния нуклеозид цитидин и дезоксицитидин, към който гуанозинът е свързан като основна двойка с тройна водородна връзка. С допълнително прикрепени фосфатни групи, гуанозинът представлява важна функционална част от така наречения цикъл на лимонената киселина в дихателната верига като гуанозин дифосфат (БВП) и като гуанозин трифосфат (GTP).

Това е верига от каталитично контролирани процеси в енергийния метаболизъм, които протичат в митохондриите на клетките. GTP служи като енергиен склад и донор на фосфатна група. Под действието на определен ензим GTP може да се превърне в цикличен гуанозин монофосфат чрез разделяне на две фосфатни групи, което има специална роля в предаването на сигнали в клетката. В леко модифицирана форма GTP поема транспортните задачи на това, което е известно като Ran-GTP за необходимия транспорт на вещества между клетъчното ядро ​​и цитозола, преодолявайки клетъчната мембрана.

Функция, ефект и задачи

Двойните и единични спирали на генетичния материал ДНК и РНК се състоят от верига от само четири различни нуклеобази, от които основата на гуанина и аденина се основава на пуриновия скелет, който се състои от пет и шестчленен пръстен.

Двете бази цитозин и тимин олицетворяват основи на пиримидин с ароматен шестчленен пръстен. Нуклеобазата урацил трябва да се разглежда като изключение, което е почти идентично с тимина и заема мястото на тимина в РНК. Дългите вериги на спиралите обаче не се състоят от непроменени нуклеинови киселини, а от техните нуклеотиди. Нуклеобазите се превръщат в рибози или дезоксирибози чрез добавяне на рибозна група (РНК) или дезоксирибозна група (ДНК) и съответният нуклеотид се трансформира чрез добавяне на една или повече фосфатни групи. В случая с гуанин това е гуанозин монофосфат или дезоксигуанозин монофосфат, който е включен като връзка в дълговерижните спирали на РНК и ДНК.

Като компонент на ДНК и РНК, гуанозинът - подобно на останалите нуклеотиди - няма активна роля, а вместо това кодира съответните протеини, които се синтезират в клетката чрез копия на веригата на ДНК. Гуанозинът играе активна роля под формата на GTP и БВП в цикъла на лимонената киселина в дихателната верига като донор на фосфатна група. В модифицираната форма на гуанозин монофосфат нуклеотидът също поема активна роля и действа като вестително вещество за вътреклетъчен транспорт на сигнал, което е особено важно за анаболните процеси в синтеза на протеини. Под формата на Ran-GTP нуклеотидът действа като специализирано транспортно средство за транспортиране на вещества от клетъчното ядро ​​през ядрената мембрана в цитозола.

Образование, възникване, свойства и оптимални стойности

Химичната формула на гуанозин е C10H13N5O5 и показва, че нуклеозидът се състои изключително от въглерод, водород, азот и кислород. Те са молекули, които се предлагат в практически неограничени количества на земята. Редки микроелементи или минерали не са част от гуанозин.

Гуанозинът се среща - най-вече под формата на едноименния нуклеотид - с няколко изключения във всички човешки клетки като компонент на ДНК и РНК, както и в митохондриите и в цитозола на клетките. Тялото е в състояние да синтезира гуанозин в рамките на пуриновия метаболизъм в много сложен процес. Въпреки това, екстракцията на гуанозин чрез процеса на спасяване е за предпочитане. Съединения с по-висока стойност, съдържащи нуклеобази или нуклеотиди, се разграждат ензимно и каталитично по такъв начин, че нуклеозидите като гуанозин могат да бъдат рециклирани.

За тялото това има предимството, че процесите на биохимично разграждане са по-малко сложни и следователно по-малко податливи на грешки и че се извършва по-малко енергия, т.е. по-малко АТФ и по-малко потребление на GTP. Сложността и скоростта, с която гуанозинът и неговите моно-, ди- и трифосфати участват в каталитични реакции, не позволяват пряко твърдение за оптимална концентрация в кръвния серум.

Болести и разстройства

Множеството метаболитни процеси, в които гуанозинът участва заедно с други нуклеозиди и особено във фосфорилирана форма като нуклеотид, означава, че в някои точки на метаболизма могат да възникнат функционални нарушения.

Преди всичко, генетичните дефекти могат да доведат до липса на определени ензими или до потискане на тяхната биоактивност. Известен X-свързан генетичен дефект води до синдром на Lesch-Nyhan. Синдромът причинява неизправност в спасителния път на пуриновия метаболизъм, така че тялото трябва все по-често да върви по анаболния път на нов синтез. Генетичният дефект, който може да бъде наследен по рецесивен начин, води до функционална недостатъчност на хипоксантин-гуанин-фосфорибозилтрансферазата (HGPRT).

Въпреки засиления нов синтез, има недостиг на гуанозин и неговите биоактивни производни. Това е свързано с прекомерното производство на пикочна киселина, което причинява съпътстващи симптоми като образуване на камъни в урината и бъбреците. Постоянно повишеното ниво на пикочна киселина може да доведе до утаяване на кристали на пикочна киселина в тъканта и да причини болезнени пристъпи на подагра. Неврологичните разстройства, включително склонността към самонараняване, са още по-сериозни.