guanozín

guanozín "Nukleozid" je nukleozid guanínovej purínovej bázy a je tvorený pridaním jednoduchej cukrovej ribózy. Ak sa pridá deoxyribóza namiesto ribóza, je to deoxyguanozín.

Guanozín je súčasťou helixov a dvojitých helixov RNA. Analóg deoxyguanozín je súčasťou DNA. Ako guanozíntrifosfát (GTP) s tromi naviazanými fosfátovými skupinami je guanozín dôležitým zdrojom energie a darcom fosfátových skupín v citrátovom cykle v mitochondriách buniek.

Čo je guanozín?

Guanozín je nukleozid guanínovej purínovej bázy. Tvorí sa pridaním ribózovej skupiny cez N-glykozidovú väzbu. V prípade analógu deoxyguanozínu pozostáva pripojená pentóza zo skupiny deoxyribózy.

Guanozín a deoxyguanozín sú súčasťou jednoduchých a dvojitých helixov RNA a DNA. Komplementárna báza tvorí pyrimidínovú bázu cytozínu alebo jeho nukleozidového cytidínu a deoxycytidínu, ku ktorému je guanozín pripojený ako pár báz s trojitou vodíkovou väzbou. S naviac naviazanými fosfátovými skupinami tvorí guanozín dôležitú funkčnú súčasť takzvaného cyklu kyseliny citrónovej v dýchacom reťazci ako guanozín difosfát (GDP) a ako guanozín trifosfát (GTP).

Je to reťaz katalyticky kontrolovaných procesov v rámci energetického metabolizmu, ktorý prebieha v mitochondriách buniek. GTP slúži ako zdroj energie a donor fosfátových skupín. Pôsobením určitého enzýmu sa GTP môže premeniť na cyklický guanozínmonofosfát rozdelením dvoch fosfátových skupín, čo má špeciálnu úlohu pri prenose signálov v bunke. V mierne modifikovanej forme preberá GTP transportné úlohy známe ako Ran-GTP na nevyhnutný transport látok medzi bunkovým jadrom a cytosolom, čím prekonáva bunkovú membránu.

Funkcia, účinok a úlohy

Dvojité a jednoduché helixy genetického materiálu DNA a RNA pozostávajú z reťazca iba štyroch rôznych nukleobáz, z ktorých guanínové a adenínové bázy sú založené na purínovom skelete, ktorý pozostáva z päťčlenného a šesťčlenného kruhu.

Tieto dve bázy cytozín a tymín obsahujú pyrimidínové bázy s aromatickým šesťčlenným kruhom. Nukleobázu uracil je potrebné vnímať ako výnimku, ktorá je takmer identická s tymínom a nahrádza RNA v tymíne. Dlhé reťazce helixov však neobsahujú nezmenené nukleové kyseliny, ale ich nukleotidy. Nukleobázy sa prevádzajú na ribózy alebo deoxyribózy pridaním ribózovej skupiny (RNA) alebo deoxyribózovej skupiny (DNA) a pridaním jednej alebo viacerých fosfátových skupín k zodpovedajúcemu nukleotidu. V prípade guanínu je to guanozínmonofosfát alebo deoxyguanozín monofosfát, ktorý je začlenený ako spoj do helixov s dlhým reťazcom RNA a DNA.

Guanozín ako zložka DNA a RNA nemá - rovnako ako ostatné nukleotidy - aktívnu úlohu, ale namiesto toho kóduje zodpovedajúce proteíny, ktoré sú syntetizované v bunke prostredníctvom kópií reťazca DNA. Guanozín zohráva aktívnu úlohu vo forme GTP a GDP v cykle kyseliny citrónovej v dýchacom reťazci ako donor fosfátovej skupiny. V modifikovanej forme guanozínmonofosfátu nukleotid tiež zohráva aktívnu úlohu a pôsobí ako messengerová látka pre vnútrobunkový prenos signálu, čo je zvlášť dôležité pre anabolické procesy v syntéze proteínov. Vo forme Ran-GTP, nukleotid pôsobí ako špecializovaný transportný prostriedok na transport látok z bunkového jadra cez jadrovú membránu do cytosolu.

Vzdelávanie, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty

Chemický vzorec guanozínu je C10H13N5O5 a ukazuje, že nukleozid pozostáva výlučne z uhlíka, vodíka, dusíka a kyslíka. Sú to molekuly, ktoré sú dostupné v prakticky neobmedzenom množstve na Zemi. Zriedkavé stopové prvky alebo minerály nie sú súčasťou guanozínu.

Guanozín sa vyskytuje - väčšinou vo forme nukleotidu s rovnakým názvom - s niekoľkými výnimkami vo všetkých ľudských bunkách ako zložka DNA a RNA, ako aj v mitochondriách a v cytosóle buniek. Telo je schopné syntetizovať guanozín v metabolizme purínov vo veľmi komplexnom procese. Výhodná je však extrakcia guanozínu procesom záchrannej cesty. Zlúčeniny s vyššou hodnotou, ktoré obsahujú nukleobázy alebo nukleotidy, sa enzymaticky a katalyticky degradujú tak, že sa dajú recyklovať nukleozidy, ako je guanozín.

Pre telo to má výhodu v tom, že biochemické procesy rozkladu sú menej komplexné, a teda menej náchylné na chyby, a že dochádza k menšiemu množstvu energie, t. J. Menšej ATP a menšej spotrebe GTP. Zložitosť a rýchlosť, s akou sa guanozín a jeho mono-, di- a trifosfáty podieľajú na katalytických reakciách, neumožňujú priame tvrdenie o optimálnej koncentrácii v krvnom sére.

Choroby a poruchy

Viacnásobné metabolické procesy, v ktorých sa guanozín podieľa spolu s inými nukleozidmi a najmä vo fosforylovanej forme ako nukleotid, znamenajú, že v niektorých bodoch metabolizmu sa môžu vyskytnúť funkčné poruchy.

Predovšetkým sú to genetické defekty, ktoré môžu viesť k tomu, že niektoré enzýmy nebudú prítomné alebo že bude inhibovaná ich biologická aktivita. Známy X-spojený genetický defekt vedie k Lesch-Nyhan syndrómu. Syndróm spôsobuje poruchu v záchytnej dráhe metabolizmu purínov, takže telo musí čoraz viac prechádzať anabolickou cestou novej syntézy. Genetický defekt, ktorý môže byť dedený recesívnym spôsobom, vedie k funkčnému zlyhaniu hypoxantín-guanín-fosforibozyltransferázy (HGPRT).

Napriek zvýšenej novej syntéze existuje nedostatok guanozínu a jeho bioaktívnych derivátov. Súvisí to s nadmernou produkciou kyseliny močovej, ktorá spôsobuje sprievodné príznaky, ako je tvorba močových a obličkových kameňov. Trvale zvýšená hladina kyseliny močovej môže viesť k zrážaniu kryštálov kyseliny močovej v tkanive a spôsobiť bolestivé dnové záchvaty. Neurologické poruchy, vrátane sklonu k sebapoškodzovaniu, sú ešte závažnejšie.