Guanozíntrifosfát

Guanozíntrifosfát Ako nukleozidtrifosfát je adenozíntrifosfát dôležitým zdrojom energie v organizme. Poskytuje hlavne energiu počas anabolických procesov. Aktivuje tiež veľa biomolekúl.

Čo je guanozíntrifosfát?

Guanozíntrifosfát (GTP) predstavuje nukleozid trifosfát, ktorý sa skladá z nukleotidovej bázy guanínu, cukru ribózy a troch fosfátových zvyškov navzájom spojených anhydridovými väzbami.

V tomto prípade je guanín glykozidicky viazaný na ribózu a ribóza sa zase viaže na trojitý fosfátový zvyšok esterifikáciou. Anhydridová väzba tretej fosfátovej skupiny k druhej fosfátovej skupine je veľmi energetická. Keď sa táto fosfátová skupina odštiepi, GTP poskytuje veľa energie pre určité reakcie a signálne transdukcie, rovnako ako pri analogickej zlúčenine adenozíntrifosfát (ATP).GTP sa tvorí buď jednoduchou fosforyláciou z HDP (guanozín difosfát) alebo trojnásobnou fosforyláciou guanozínu.

Fosfátové skupiny pochádzajú z ATP aj z prenosových reakcií v cykle kyseliny citrónovej. Surovinou guanozín je nukleozid vyrobený z guanínu a ribózy. GTP sa premení na GMP (guanozínmonofosfát) uvoľnením dvoch fosfátových skupín. Ako nukleotid predstavuje táto zlúčenina stavebný blok kyseliny ribonukleovej, keď je izolovaná mimo tela, je GTP bezfarebná pevná látka. V tele plní mnoho funkcií ako prenos energie a fosfátový dodávateľ.

Funkcia, účinok a úlohy

Okrem známeho ATP je GTP zodpovedný aj za mnoho reakcií prenášajúcich energiu. Mnoho bunkových metabolických reakcií môže prebiehať iba pomocou prenosu energie prostredníctvom guanozíntrifosfátu.

Rovnako ako v prípade ATP je väzba tretieho fosfátového zvyšku na druhý fosfátový zvyšok veľmi energetická a porovnateľná s jej energetickým obsahom. GTP však katalyzuje rôzne metabolické cesty ako ATP. GTP získava energiu z rozkladu uhľohydrátov a tukov v cykle kyseliny citrónovej. Je tiež možný prenos energie z ATP na HDP s prevodom fosfátovej skupiny. Vytvára sa ADP a GTP. Guanozíntrifosfát aktivuje veľa zlúčenín a metabolických ciest. Je teda zodpovedný za aktiváciu G proteínov. G proteíny sú proteíny, ktoré sa viažu na GTP.

To im umožňuje prenášať signály cez receptory spojené s G-proteínmi. Sú to signály na cítenie, videnie alebo reguláciu krvného tlaku. GTP stimuluje prenos signálu v bunke tým, že pomáha pri prenose dôležitých signálnych látok alebo stimuluje molekuly G prenosom energie iniciáciou signálnej kaskády. Okrem toho biosyntéza proteínov nemôže prebiehať bez GTP. Predĺženie reťazca polypeptidového reťazca sa uskutočňuje s absorpciou energie, ktorá sa získa z konverzie GTP na GDP. Transport mnohých látok, vrátane membránových proteínov, na membrány je tiež do značnej miery regulovaný pomocou GTP.

GTP tiež regeneruje ADP na ATP prenosom fosfátového zvyšku. Aktivuje tiež cukry manózu a fukózu, čím vytvára ADP-manózu a ADP-fukózu. Ďalšou dôležitou funkciou GTP je jeho účasť na konštrukcii RNA a DNA. GTP je tiež nevyhnutný na prepravu látok medzi jadrom a cytoplazmou. Malo by sa tiež spomenúť, že GTP je východiskovým materiálom pre tvorbu cyklického GMP (cGMP).

Zlúčenina cGMP je signalizačná molekula a je okrem iného zodpovedná za vizuálnu transdukciu signálu. Riadi transport iónov v obličkách a črevách. Vysiela signál na rozšírenie krvných ciev a priedušiek. Koniec koncov sa predpokladá, že sa podieľa na vývoji mozgových funkcií.

Vzdelávanie, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty

Guanozíntrifosfát sa vyskytuje vo všetkých bunkách organizmu. Je nevyhnutný ako zásoba energie, nosič fosfátových skupín a stavebný blok pre konštrukciu nukleových kyselín. Ako súčasť metabolizmu sa vyrába z guanozínu, guanozínmonofosfátu (GMP) alebo guanozín difosfátu (GDP). GMP je nukleotid kyseliny ribonukleovej. Z toho sa dá tiež získať. Je však možná aj nová syntéza v organizme.

Väzba ďalších fosfátových skupín na fosfátovú skupinu esterifikovanú na ribóze je možná iba s vynaložením energie. Obzvlášť anhydridová väzba tretej fosfátovej skupiny na druhú znamená vysokú spotrebu energie, pretože sa vytvárajú elektrostatické odpudivé sily, ktoré sú rozložené po celej molekule. V molekule sa vyvinie napätie, ktoré sa pri kontakte so zodpovedajúcou cieľovou molekulou prenesie na túto molekulu a uvoľní sa fosfátová skupina. V cieľovej molekule sa vyskytujú konformačné zmeny, ktoré spúšťajú zodpovedajúce reakcie alebo signály.

Choroby a poruchy

Ak v bunke neprenáša signál správne, môže to mať za následok rôzne choroby. V spojení s funkciou GTP majú G proteíny veľký význam pre prenos signálu.

G proteíny predstavujú heterogénnu skupinu proteínov, ktoré môžu prenášať signály väzbou na GTP. Spustí sa signálna kaskáda, ktorá je tiež zodpovedná za skutočnosť, že neurotransmitery a hormóny sa stanú účinnými dokovaním na receptoroch spojených s G-proteínmi. Mutácie v G proteínoch alebo ich pridružených receptoroch často narušujú prenos signálu a sú príčinou určitých chorôb. Napríklad vláknitá dysplázia alebo Albrighova kostná dystrofia (pseudohypoparatyroidizmus) sa spúšťa mutáciou G proteínu. Toto ochorenie je rezistentné na paratyroidný hormón.

To znamená, že telo na tento hormón nereaguje. Parathormón je zodpovedný za metabolizmus vápnika a tvorbu kostí. Porucha kostnej štruktúry vedie k myxómom kostrových svalov alebo k dysfunkcii srdca, pankreasu, pečene a štítnej žľazy. Na druhej strane v akromegálii existuje rezistencia na hormón uvoľňujúci rastový hormón, takže rastový hormón sa uvoľňuje nekontrolovateľným spôsobom a spôsobuje tak zvýšený rast končatín a vnútorných orgánov.