гуанозин представляет собой нуклеозид гуанина пуринового основания и образуется при добавлении простой сахарной рибозы. Если добавляется дезоксирибоза, а не рибоза, это дезоксигуанозин.
Гуанозин входит в состав спиралей и двойных спиралей РНК. Аналог дезоксигуанозина входит в состав ДНК. Как гуанозинтрифосфат (GTP) с тремя присоединенными фосфатными группами, гуанозин является важным накопителем энергии и донором фосфатных групп в цитратном цикле в митохондриях клеток.
Что такое гуанозин?
Гуанозин является нуклеозидом гуанина пуринового основания. Он создается путем добавления группы рибозы через N-гликозидную связь. В случае аналога дезоксигуанозина присоединенная пентоза состоит из группы дезоксирибозы.
Гуанозин и дезоксигуанозин являются компонентами одинарной и двойной спиралей РНК и ДНК. Комплементарное основание образует пиримидиновое основание цитозин или его нуклеозид цитидин и дезоксицитидин, с которыми гуанозин связан в виде пары оснований тройной водородной связью. С дополнительно присоединенными фосфатными группами гуанозин образует важную функциональную часть так называемого цикла лимонной кислоты в дыхательной цепи в виде гуанозиндифосфата (GDP) и гуанозинтрифосфата (GTP).
Это цепь каталитически контролируемых процессов энергетического метаболизма, происходящего в митохондриях клеток. GTP служит накопителем энергии и донором фосфатных групп. Под действием определенного фермента GTP может превращаться в циклический гуанозинмонофосфат путем отщепления двух фосфатных групп, играющих особую роль в передаче сигналов внутри клетки. В слегка модифицированной форме GTP берет на себя транспортные задачи того, что известно как Ran-GTP, для необходимого транспорта веществ между ядром клетки и цитозолем, преодолевая клеточную мембрану.
Функция, эффект и задачи
Двойные и одиночные спирали генетического материала ДНК и РНК состоят из цепочки только из четырех различных азотистых оснований, из которых гуаниновые и адениновые основания основаны на пуриновом скелете, состоящем из пяти и шестичленного кольца.
Два основания цитозин и тимин включают пиримидиновые основания с ароматическим шестичленным кольцом. Следует рассматривать как исключение азотистое основание урацил, которое почти идентично тимину и занимает место тимина в РНК. Однако длинные цепи спиралей состоят не из неизмененных нуклеиновых кислот, а из их нуклеотидов. Нуклеотидные основания превращаются в рибозы или дезоксирибозы путем добавления группы рибозы (РНК) или группы дезоксирибозы (ДНК), а соответствующий нуклеотид трансформируется путем добавления одной или нескольких фосфатных групп. В случае гуанина это монофосфат гуанозина или монофосфат дезоксигуанозина, который включен в качестве звена в длинноцепочечные спирали РНК и ДНК.
Как компонент ДНК и РНК, гуанозин, как и другие нуклеотиды, не играет активной роли, а вместо этого кодирует соответствующие белки, которые синтезируются в клетке с помощью копий цепи ДНК. Гуанозин играет активную роль в форме GTP и GDP в цикле лимонной кислоты в дыхательной цепи в качестве донора фосфатной группы. В модифицированной форме гуанозинмонофосфата нуклеотид также играет активную роль и действует как передающее вещество для внутриклеточного транспорта сигналов, что особенно важно для анаболических процессов синтеза белка. В форме Ran-GTP нуклеотид действует как специализированный транспортный носитель для транспорта веществ из ядра клетки через ядерную мембрану в цитозоль.
Образование, возникновение, свойства и оптимальные значения
Химическая формула гуанозина - C10H13N5O5 и показывает, что нуклеозид состоит исключительно из углерода, водорода, азота и кислорода. Это молекулы, которые доступны на Земле практически в неограниченном количестве. Редкие микроэлементы или минералы не входят в состав гуанозина.
Гуанозин встречается - в основном в форме одноименного нуклеотида - за некоторыми исключениями во всех человеческих клетках как компонент ДНК и РНК, а также в митохондриях и цитозоле клеток. Организм способен синтезировать гуанозин в процессе метаболизма пуринов в очень сложном процессе. Однако предпочтительна экстракция гуанозина посредством процесса спасения. Ценные соединения, содержащие азотистые основания или нуклеотиды, разлагаются ферментативно и каталитически таким образом, что нуклеозиды, такие как гуанозин, могут быть переработаны.
Для организма это имеет то преимущество, что процессы биохимического распада менее сложны и, следовательно, менее подвержены ошибкам, а также имеет место меньше энергии, то есть меньше АТФ и меньше потребления ГТФ. Сложность и скорость, с которой гуанозин и его моно-, ди- и трифосфаты участвуют в каталитических реакциях, не позволяют прямо говорить об оптимальной концентрации в сыворотке крови.
Заболевания и расстройства
Множественные метаболические процессы, в которых гуанозин участвует вместе с другими нуклеозидами и особенно в фосфорилированной форме в качестве нуклеотида, означают, что в некоторых точках метаболизма могут возникать функциональные нарушения.
Прежде всего, это генетические дефекты, которые могут привести к отсутствию определенных ферментов или к подавлению их биоактивности. Известный Х-сцепленный генетический дефект приводит к синдрому Леша-Найхана. Синдром вызывает сбой в пути спасения пуринового метаболизма, так что организму все чаще приходится идти по анаболическому пути нового синтеза. Генетический дефект, который может быть унаследован рецессивным образом, приводит к функциональной недостаточности гипоксантин-гуанин-фосфорибозилтрансферазы (HGPRT).
Несмотря на усиление нового синтеза, наблюдается дефицит гуанозина и его биологически активных производных. Это связано с чрезмерным производством мочевой кислоты, что вызывает сопутствующие симптомы, такие как образование мочевых и почечных камней. Постоянно повышенный уровень мочевой кислоты может привести к осаждению кристаллов мочевой кислоты в тканях и вызвать болезненные приступы подагры. Неврологические расстройства, в том числе склонность к членовредительству, еще более серьезны.
