НУКЛЕОЗИД: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТРУКТУРА И ПРИМЕНЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

У нуклеозида су велика група биолошких молекула који се састоје од азотна база и пет по - угљеник шећера ковалентно везан. У погледу структура оне су веома разнолике.

Они су прекурсори за синтезу нуклеинских киселина (ДНК и РНК), основног догађаја за контролу метаболизма и раста свих живих бића. Такође учествују у различитим биолошким процесима, модулишући неке активности нервног, мишићног и кардиоваскуларног система, између осталих.

Извор: Нуцлеотидес_1.свг: Борис (ПНГ), СВГ од Сјефдеривативни рад: Хухсунку

Данас се модификовани нуклеозиди користе као антивирусна и антиканцерогена терапија захваљујући својству блокирања репликације ДНК.

Важно је да се појам нуклеозид не меша са нуклеотидом. Иако су оба елемента структурно слична, пошто се састоје од мономера нуклеинских киселина, нуклеотиди имају једну или више додатних фосфатних група. Односно, нуклеотид је нуклеозид са фосфатном групом.

карактеристике

Нуклеозиди су молекули састављени од градивних нуклеинских киселина. Они су мале молекулске тежине, а налазе се у опсегу између 227,22 и 383,31 г / мол.

Захваљујући азотној бази, ове структуре реагују као базе са вредностима пКа између 3,3 и 9,8.

Структура

Нуклеозидна структура садржи душичну базу повезану ковалентном везом са шећером са пет угљеника. У наставку ћемо детаљно истражити ове компоненте.

Душикова база

Прва компонента - азотна база, која се такође назива нуклеобаза - је равни ароматични молекул који у својој структури садржи азот, а може бити пурин или пиримидин.

Први се састоје од два спојена прстена: један од шест атома, а други од пет. Пиримидини су мањи и чине их један прстен.

Пентхоусе

Друга структурна компонента је пентоза, која може бити рибоза или деоксирибоза. Рибоза је "нормалан" шећер где је сваки атом угљеника везан са атомом кисеоника. У случају деоксирибозе шећер је модификован, јер му недостаје атом кисеоника на 2 'угљенику.

Линк

У свим нуклеозидима (а такође и у нуклеотидима) које природно налазимо, веза између обе молекуле је типа β-Н-гликозида, и отпорна је на алкално цепање.

1 'угљеник шећера је везан за азот 1 пиримидина и азот 9 пурина. Као што видимо, то су исте компоненте које налазимо у мономерима који чине нуклеинске киселине: нуклеотиди.

Модификовани нуклеозиди

До сада смо описали општу структуру нуклеозида. Међутим, постоје неке са одређеним хемијским модификацијама, а најчешће је то спајање метилне групе са азотном базом. Метилације се такође могу појавити у делу угљених хидрата.

Остале мање учестале модификације укључују изомеризацију, на пример од уридина до псеудоуридина; губитак водоника; ацетилација; формилација; и хидроксилација.

Класификација и номенклатура

У зависности од структуралних компоненти нуклеозида, успостављена је класификација у рибонуклеозидозе и дезоксинуклеозиде. У првој категорији налазимо нуклеозиде чији је пурин или пиримидин повезан са рибозом. Поред тога, азотне базе које их формирају су аденин, гванин, цитозин и урацил.

У дезоксинуклеозидима азотна база је усидрена за деоксирибозу. Базе које налазимо исте су као у рибонуклеотидима, с изузетком да је пиримидин урацил замењен тимином.

На овај начин се називају рибонуклеозиди у зависности од азотне базе коју молекул садржи, успостављајући следећу номенклатуру: аденозин, цитидин, уридин и гванозин. Да би се идентификовао деоксиннуклеозид, додаје се префикс деокси-, и то: деоксиаденозин, деоксицитидин, деоксиуридин и деоксигуанозин.

Као што смо раније поменули, основна разлика између нуклеотида и нуклеозида је та што прва има фосфатну групу везану за 3 'угљеник (3'-нуклеотид) или за 5' угљеник (5'-нуклеотид). Дакле, у погледу номенклатуре можемо утврдити да је синоним првог случаја нуклеозид-5'-фосфат.

Биолошке функције

Структурни блокови

Нуклеозид трифосфат (то јест, са три фосфата у структури) је сировина за изградњу нуклеинских киселина: ДНК и РНК.

Складиште енергије

Захваљујући високоенергетским везама које држе фосфатне групе заједно, оне су структуре које лако складиште енергију одговарајуће расположивости за ћелију. Најпознатији пример је АТП (аденозин трифосфат), познатији као "енергетска валута ћелије."

Локални хормони

Сами нуклеозиди (без фосфатних група у својој структури) немају значајну биолошку активност. Међутим, код сисара налазимо упечатљив изузетак: молекул аденозина.

У тим организмима аденозин преузима улогу аутокоида, што значи да функционише као локални хормон, а такође и као неуромодулатор.

Циркулација аденозина у крвотоку модулира различите функције као што су вазодилатација, откуцаји срца, контракције у глатком мишићу, ослобађање неуротрансмитера, разградња липида, између осталог.

Аденозин је познат по својој улози у регулисању сна. Када се концентрација овог нуклеозида повећа, изазива умор и сан. Зато нас конзумирање кофеина (молекула сличног аденозину) држи будним, јер блокира интеракције аденозина и његових рецептора у мозгу.

Нуклеозиди у исхрани

Нуклеозиди се могу конзумирати у храни, а показало се да они модулирају различите физиолошке процесе, погодујући одређеним аспектима имунолошког система, развоју и расту гастроинтестиналног тракта, метаболизму липида, функцији јетре, између осталог.

Они су у изобиљу компоненте у мајчином млеку, чају, пиву, месу и риби, између осталих намирница.

Егзогена суплементација нуклеозида (и нуклеотида) је важна код пацијената који немају могућност синтетизовања ових једињења де ново.

Што се тиче апсорпције, готово 90% нуклеотида се апсорбује у облику нуклеозида и поново фосфорилира у ћелијама црева.

Медицинске примене: антиканцерогени и антивирусни

Одређени нуклеозидни или модификовани нуклеотидни аналози показали су антиканцерогену и антивирусну активност, омогућавајући лечење стања од значајног медицинског значаја као што су ХИВ / АИДС, херпес вирус, вирус хепатитиса Б и леукемија.

Ови молекули се користе за лечење ових патологија, пошто имају способност инхибиције синтезе ДНК. Они се активно преносе у ћелију и, пошто представљају хемијске модификације, спречавају будућу репликацију вирусног генома.

Аналози који се користе као лечење синтетишу се различитим хемијским реакцијама. Промјене могу доћи у дијелу рибозе или у азотној бази.

Референце

1. Албертс, Б., Браи, Д., Хопкин, К., Јохнсон, АД, Левис, Ј., Рафф, М.,… и Валтер, П. (2013). Битна ћелијска биологија. Гарланд Сциенце.
2. Бореа, ПА, Гесси, С., Меригхи, С., Винцензи, Ф., & Варани, К. (2018). Фармакологија аденосинских рецептора: стање технике. Физиолошки прегледи, 98 (3), 1591-1625.
3. Цоопер, ГМ и Хаусман, РЕ (2007). Ћелија: молекуларни приступ. Васхингтон, ДЦ, Сандерланд, МА.
4. Гриффитхс, АЈ (2002). Савремена генетска анализа: интеграција гена и генома. Мацмиллан.
5. Гриффитхс, АЈ, Весслер, СР, Левонтин, РЦ, Гелбарт, ВМ, Сузуки, ДТ, и Миллер, ЈХ (2005). Увод у генетску анализу. Мацмиллан.
6. Коолман, Ј., и Рохм, КХ (2005). Биохемија: текст и атлас. Панамерицан Медицал Ед.
7. Микхаилопуло, ИА и Мирошников, АИ (2010). Нови трендови у нуклеозидној биотехнологији. Ацта Натурае 2 (5).
8. Пассарге, Е. (2009). Текст и атлас генетике. Панамерицан Медицал Ед.
9. Сиегел, ГЈ (1999). Основна неурохемија: молекуларни, ћелијски и медицински аспекти. Липпинцотт-Равен.