גואנין: פונקציה ומחלות

גואנין הוא חשוב חנקן בסיס ובעל תפקיד מרכזי במטבוליזם של חומצות גרעין באורגניזם. זה יכול להיות מסונתז בגוף מ חומצות אמינו. עם זאת, בשל ההוצאה האנרגטית הגבוהה של תגובה זו, התאוששותה מתרחשת לעיתים קרובות דרך ההצלה.

מה זה גואנין?

גואנין הוא אחד מחמשת החנקן בסיסים שמשפיעים על בניית ה- DNA וה- RNA. זהו גם מרכיב בסיסי של חשיבות פיזיולוגית אחרת מולקולות כגון גואניזין טריפוספט (GTP). גואנין מייצג בסיס פורין שמבנהו הכימי הבסיסי מורכב מטבעת ארומטית הטרוציקלית של שישה אטומים וטבעת צמודה של חמישה. בגוף, זה בדרך כלל מתרחש כמו מונו-גרעין עם ריבוז או deoxyribose ו- a פוספט מִשׁקָע. יחד עם ה- ATP, ה- mononucleotide GTP הוא מאגר אנרגיה בהקשר של מטבוליזם אנרגיה. בסליל הכפול של ה- DNA, קושר הגואנין למשלים חנקן ציטוזין בסיס באמצעות שלוש הידרוגנציה קשרים. מכיוון שהיווצרות גואנין חופשי מאוד אנרגטית, הוא מוחזר בגוף מ חומצות גרעין על ידי מחשוף (מסלול הצלה) ומשמש שוב בצורה של מונונוקלאוטיד לסינתזת חומצות גרעין. בגוף, הוא מושפל ל חומצת שתן. גואנין הוא מוצק מעט צהבהב עם נקודת המסה של 365 מעלות. הוא נמס תחת פירוק. זה לא מסיס ב מַיִם, אך ניתן להמיס ב חומצות ואלקליות.

פונקציה, אפקט ומשימות

גואנין הוא מרכיב של חומצות גרעין ונוקלאוטידים ונוקלאוזידים שונים. כבסיס גרעין חשוב, הוא אחד המרכזים מולקולות מכל האורגניזמים. יחד עם שלושת הגרעינים האחרים בסיסים אדנין, ציטוזין ותימין, הוא יוצר את הקוד הגנטי. כמו אלה, הוא קשור באופן גליקוזידי ל סוכר deoxyribose ב- DNA. שלושה גרעינים רצופים בסיסים מקודדים חומצת אמינו אחת כקודון כביכול. לפיכך מספר קודונים מקודדים חלבון כשרשרת עוקבת חומצות אמינו. הקוד הגנטי נשמר ב- DNA. בתוך הסליל הכפול של ה- DNA יש שרשרת משלימה עם בסיסי הגרעין המשלימים בהתאמה. זה מקושר לשרשרת הקודונוגנית על ידי הידרוגנציה קשר ואחראי על יציבות המידע הגנטי. בתוך ה- RNA, לגואנין יש תפקיד חשוב בסינתזת החלבון, יחד עם בסיסי הגרעין האחרים. גורמי ביניים חשובים בחילוף החומרים הם גם הגרעינים הגואניזין והדאוקסיגואניזין. יתר על כן, הנוקלאוטידים גואניזימונופוספט (GMP), גואניזין דיפוספט (תוצר) וגריניזין טריפוספט (GTP) אחראים גם על מטבוליזם אנרגיה בנוסף ל- ATP ו- ADP. נוקלאוטידים של דנ"א מופיעים גם בחילוף החומרים כתרכובות ביניים.

גיבוש, התרחשות, מאפיינים וערכים אופטימליים

לגואנין יש חשיבות מרכזית בחילוף החומרים של כל האורגניזמים. מכיוון שהוא מרכיב של חומצות גרעין, זה מתרחש גם באופן חופשי כחומר ביניים בחילוף החומרים. באורגניזם האנושי ניתן לסנתז אותו מ חומצות אמינו. עם זאת, ביוסינתזה היא מאוד עתירת אנרגיה. לכן, הוא התאושש מגרעין חומצות דרך מסלול ההצלה בצורה של נוקלאוטיד. במסלול ההצלה, נכרתים בסיסי פורין חופשיים כמו אדנין, גואנין והיפוקסנטין מחומצת הגרעין הקיימת ובתורם נוצרים מונו-נוקלאוטידים חדשים. תהליך זה יעיל הרבה יותר באנרגיה מאשר הסינתזה החדשה של גואנין והמונו-גרעין שלו. מונונוקלאוטיד נעשה שימוש חוזר לסינתזת חומצות גרעין. לפיכך, מסלול ההצלה מייצג תהליך מיחזור. במהלך השפלה של גואנין, חומצת שתן נוצר באמצעות מוצר הביניים קסנטין. השפלה של פורין בגוף היא המקור העיקרי ל חומצת שתן. אצל עופות, זוחלים ועטלפים, גואנין הוא מוצר הפרשה חשוב עבור חנקן, יחד עם חומצת שתן. כי המוצר הדביק הזה מכיל מעט מַיִם והוא גם מנוצל בצורה גרועה לייצור אנרגיה, הוא מופרש ישירות, במיוחד על ידי ציפורים ועטלפים. כי הפרשתו מקטינה את סך הכל מסה, ה טיסה יכולתם של בעלי חיים אלה משופרת. הגואנין המופרש יוצר את מה שמכונה גואנו, במיוחד בקרקעות גיריות לאחר בליה. גואנו הוא דשן בעל ערך רב ועשיר ב זרחן וחנקן.

מחלות והפרעות

כאשר מטבוליזם של גואנין מופרע, בריאות בעיות יכולות להתרחש. לדוגמה, כאשר האנזים hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase (HGPRT) פגום, מסלול ההצלה מופרע. מה שמכונה תסמונת Lesch-Nyhan מתפתחת. במחלה זו, מונונוקליאוטידים גואנינים אינם מתאוששים מספיק מהגרעין חומצות. במקום זאת, יש השפלה מוגברת של הגואנין. כמויות גדולות של חומצת שתן נוצרות בגוף. לכן, מחלה זו נקראת גם היפרוריצמיה תִסמוֹנֶת. במקרים חמורים מתרחשת תוקפנות אוטו, ליקוי קוגניטיבי ואפילו תוקפנות חיצונית. חולים לעיתים קרובות פוגעים בעצמם. בעיקר בנים מושפעים מכיוון שההפרעה הרצוזיבית האוטוסומלית נגרמת על ידי גֵן מוטציה על כרומוזום X. אצל בנות, שניהם X הכרומוזומים המוטציה תצטרך להיות מושפעת, אך הדבר נדיר. אם תסמונת לש-ניהאן אינה מטופלת, ילדים מתים מינקות. ניתן לעכב השפלה של גואנין על ידי שימוש ב תרופות ומיוחד דיאטה. לפיכך ניתן להקל על התסמינים באופן חלקי. אולם, למרבה הצער, לא ניתן לטפל בתסמונת לס-ניהאן באופן סיבתי. היפרוריקמיה יכולה להופיע גם בקשר עם מחלות אחרות או פגמים גנטיים אחרים. היפר-אוריקמיה ראשונית היא אחוז גנטי ו -99 אחוזים בגלל ירידה בהפרשת חומצת השתן בכליות. ישנן גם צורות משניות של היפרוריצמיה. לדוגמא, מחלות הקשורות לריקבון מוגבר של תאים, כגון לוקמיה או מסוימת דם מחלות, יכול עוֹפֶרֶת לייצור מוגבר של פורינים ובכך חומצת שתן. תרופות או אלכוהוליזם יכול גם עוֹפֶרֶת להפרעות בחילוף החומרים של הפורין. כתוצאה מעלייה בריכוזי חומצת השתן, שגדון התקפות יכולות להתרחש עקב משקעים של חומצת השתן ב המפרקים. הכלול בטיפול כולל פורין דל דיאטה ולכן דיאטה דלת גואנין.