Гуанозин трифосфат или гуанозин трифосфат (ГТП) је једна од многих нуклеотида може да ускладишти фосфат енергије лако употребљив за различите биолошке функције.
За разлику од других сродних нуклеотида фосфата, који обично обезбеђују потребну енергију за спровођење великог броја процеса у различитим ћелијским контекстима, неки аутори су показали да нуклеотиди попут ГТП, УТП (уридин трифосфат) и ЦТП (цитидин трифосфат) дају енергију углавном у анаболички процеси.
Хемијска структура Гуанозин трифосфата или ГТП (Извор: Цацицле, виа Викимедиа Цоммонс)
У том смислу, Аткинсон (1977) сугерише да ГТП има функције које укључују активирање многих анаболичких процеса кроз различите механизме, што се показало и у ин витро и ин виво системима.
Енергија садржана у његовим везама, посебно између фосфатних група, користи се за покретање неких ћелијских процеса који су посебно укључени у синтезу. Примери за то су синтеза протеина, репликација ДНК и транскрипција РНА, синтеза микротубула, итд.
Структура
Као што је случај са нуклеотидима аденина (АТП, АДП и АМП), ГТП има три неоспорна елемента као своју основну структуру:
-Хетероциклички гванински прстен (пурин)
-Бекарбонски базни шећер, рибоза (фурански прстен) и
- Приложене су три фосфатне групе
Прва фосфатна група ГТП је везана за 5 'угљеник шећера рибозе и остатак гванина је везан на овај молекул преко 1' угљеника рибофуранозног прстена.
У биохемијском смислу, овај молекул је гванозин-5'-трифосфат, боље описан као пурин трифосфат или, са својим хемијским називом, 9-β-Д-рибофуранозилгуанин-5'-трифосфат.
Синтеза
ГТП се може синтетизовати де ново у многим еукариотама из инозинске киселине (инозин 5'-монофосфат, ИМП), једног од рибонуклеотида који се користи за синтезу пурина, а који су једна од две врсте азотних база од којих ДНК и други молекули су састављени.
Ово једињење, инозинска киселина, је важна тачка гране не само за синтезу пурина, већ и за синтезу фосфатних нуклеотида АТП и ГТП.
Синтеза нуклеотида гванозин фосфата (ГМП, ГДП и ГТП: гванозин моно-, ди- и трифосфат, респективно) започиње хидроксилацијом зависног од НАД + пуриног прстена ИМП, формирајући интермедијарно једињење ксантхосин монофосфат (КСМП). .
Ову реакцију катализује ензим познат као ИМП дехидрогеназа, који аллостерно регулише ГМП.
Амидна група се затим преноси на тако произведен КСМП (реакција зависна од глутамина и АТП) дејством ензима КСМП аминаза, где се ствара молекул гванозин монофосфата или ГМП.
Пошто су најактивнији нуклеотиди уопштено трифосфатни нуклеотиди, постоје ензими одговорни за пренос фосфатних група до ГМП молекула који се генеришу на управо описаном путу.
Ови ензими су специфичне АТП-зависне киназе (киназе) познате као гванилат-киназе и нуклеозидне дифосфокиназе.
У реакцији коју катализују гванилат циклазе АТП делује као донатор фосфата за конверзију ГМП у БДП и АТП:
ГМП + АТП → БДП + АДП
Гуанин дифосфатни нуклеотид (БДП) се затим користи као супстрат за нуклеозидну дифосфокиназу, који такође користи АТП као фосфатни донор за конверзију БДП-а у ГТП:
БДП + АТП → ГТП + АДП
Синтеза другим путевима
Постоји много ћелијских метаболичких путева способних да производе ГТП осим де ново биосинтетског пута. То се обично постиже преношењем фосфатних група које долазе из различитих извора, ка претходницима ГМП и БДП-а.
Карактеристике
ГТП, као нуклеотид фосфат аналоган АТП, има безброј функција на ћелијском нивоу:
-Учествује у расту микротубула, које су шупље цеви састављене од протеина познатог као "тубулин" чији полимери имају способност хидролизе ГТП-а, што је битно за његово продужење или раст.
-То је суштински фактор за Г протеине или ГТП-везујуће протеине, који делују као посредници у различитим процесима трансдукције сигнала који су заузврат повезани са цикличним АМП-ом и његовим сигналним каскадама.
Ови процеси сигнала резултирају у комуникацији ћелије са њеном околином и њеним унутрашњим органелама, а посебно су важни за спровођење упутстава кодираних у хормонима и других важних фактора код сисара.
Пример ових сигналних путева од великог значаја за ћелију је регулисање ензима аденилат циклазе кроз њену интеракцију са Г протеином.
Карактеристике
ГТП има много функција које су доказане ин витро експериментима у системима без ћелија. Из ових експеримената се могло показати да активно учествује у:
-Синтеза протеина у еукариотама (како за иницијацију тако и за продужење пептида)
-Стимулација гликозилације протеина
-Синтеза рибосомске РНК у прокариотима и еукариота
-Синтеза фосфолипида, посебно током синтезе диацилглицерола
Одређене функције
Други експерименти, али у ћелијским или ин виво системима, доказали су учешће ГТП-а у процесима као што су:
-Порпорација и активирање спора различитих класа микроорганизама, прокариота и еукариота
-Синтеза рибосомалне РНА у еукариотима
-Између осталог.
Такође је предложено да онкогени напредак од нормалних ћелија до ћелија рака укључује губитак контроле над растом и пролиферацијом ћелија, где учествују многи протеини који везују ГТП и протеин киназе са специфичном активношћу која зависи од ГТП.
ГТП такође има стимулативне ефекте на увоз протеина у митохондријски матрикс, што је директно повезано са његовом хидролизом (више од 90% митохондријских протеина синтетише се помоћу рибосома у цитосолу).
Референце
- Албертс, Б., Деннис, Б., Хопкин, К., Јохнсон, А., Левис, Ј., Рафф, М., … Валтер, П. (2004). Основна ћелијска биологија. Абингдон: Гарланд Сциенце, Таилор & Францис Гроуп.
- Матхевс, Ц., ван Холде, К., & Ахерн, К. (2000). Биохемија (3. изд.). Сан Франциско, Калифорнија: Пеарсон.
- Палл, М. (1985). ГТП: Централни регулатор ћелијског анаболизма. У Б. Хорецкер и Е. Стадтман (ур.), Актуелне теме у ћелијској регулацији (свезак 25, стр. 183). Ацадемиц Пресс, Инц.
- Равн, ЈД (1998). Биохемија. Бурлингтон, Масачусетс: Неил Паттерсон Публисхерс.
- Сепури, НБ В, Сцху, Н., и Паин, Д. (1998). ГТП хидролиза је битна за увоз протеина у митохондријски матрикс. Часопис за биолошку хемију, 273 (3), 1420–1424.