נוקלאוזידים: פונקציה ומחלות

נוקלאוזיד מורכב תמיד מבסיס גרעין המקושר לחד-סוכר ריבוז או דאוקסיריבוז על ידי קשר N- גליקוזידי. כל 5 הגרעינים בסיסים - את אבני הבניין של דנ"א ו- RNA סלילים כפולים ויחידים - ניתן להמיר אנזימטית לנוקלאוזידים. לחלק מהגליקוזידים יש משמעות פיזיולוגית כמו אדנוזין, שהוא אבן הבניין הבסיסית עבור ADP ו- ATP בסלולר מטבוליזם אנרגיה.

מהם נוקלאוזידים?

הסלילים הכפולים של ה- DNA והסלילים הבודדים של ה- RNA נוצרים מרצפים של חמישה גרעינים שונים בלבד בסיסים בצורה של נוקליאוטידים. כל חמשת הגרעינים בסיסים, אשר אדנין וגואנין הם המבנה הבסיסי המבוסס על טבעות הפורין עם חמש ושש החברים, וציטוזין, תימין ואורציל מבוססים על הטבעת הארומטית של ששת החברים של פירימידין, יכולים לשלב N-glycosidically עם החד סוכר ריבוז ו deoxyribose, בהתאמה. קבוצת ההידרוקסיל (-OH) באטום C של פנטוז מגיבה עם קבוצת האמינו (-NH1) של בסיס הגרעין כדי ליצור ולפרק מולקולת H2O. כש ריבוז או שאריות דאוקסיריבוז מחוברים, אדנין מומר ל אדנוזין או deoxyadenosine, בהתאמה. באופן דומה, הגואנין הבסיסי של הפורין מומר לגואנוזין ולדאוקסיגואנוזין, בהתאמה. שלושת בסיסי הפורין תימין, ציטוזין ואורציל הופכים לתימידין, ציטידין ואורידין על ידי תוספת שאריות הריבוז, או מקבלים את הקידומת "דאוקסי-" אם התוספת סוכר שאריות מורכבות מדאוקסיריבוז. בנוסף, קיים מספר גדול של נוקלאוזידים שהשתנו, חלקם ממלאים תפקיד בהעברת DNA (tDNA) ו- RNA ריבוזומלי (rRNA). מיוצרים באופן מלאכותי, שונה, נוקלאוזידים, מה שמכונה אנלוגים נוקלאוזידים, משמשים בחלקם כאנטי-ויראלים ומשמשים במיוחד למאבק ברטרווירוסים. ישנם אנלוגים של נוקלאוזידים המציגים פעילות ציטוסטטית, ולכן הם משמשים להילחם בוודאות סרטן תאים.

פונקציה, פעולה ותפקידים

אחד התפקידים החשובים ביותר של חמשת הנוקלאוזידים הבסיסיים הוא להמיר לנוקלאוטידים בתוספת a פוספט קבוצה לפנטוזה וכנוקליאוטידים ליצירת אבני הבניין של ה- DNA וה- RNA. בצורה שונה, כמה נוקלאוזידים מבצעים גם משימות בזרז תהליכים מטבוליים מסוימים. לדוגמא, מה שמכונה "פעיל מתיונין”(S-adenosyl-methionine) משמש כתורם של קבוצות מתיל. במקרים מסוימים, נוקלאוזידים מתפקדים גם בצורתם הנוקלאוטידים כאבני בניין של קואנזימים המעבירים קבוצה. דוגמאות מכילות riboplavin (ויטמין B2), המשמש מבשר לקואנזימים רבים ובכך ממלא תפקיד מרכזי בתהליכים מטבוליים רבים. באספקת האנרגיה של תאים, אדנוזין ממלא תפקיד חשוב מאוד כ- Adensine diphosphate (ADP) וכ- Adenosine triphosphate (ATP). ניתן לתאר את ה- ATP כמוביל אנרגיה אוניברסלי ומשמש גם כ- פוספט תורם בהרבה מאוד תהליכים מטבוליים הכוללים זרחון. גואנוזין טריפוספט (GTP) הוא נושא האנרגיה במעגל המכונה ציטראט המיטוכונדריה. נוקליאוטידים הם גם מרכיבים של קואנזים A ו- B12 ויטמין. הנוקליאוזידים אורידין וציטידין משמשים בשילוב כמו תרופות לטפל דלקת עצבים ומחלות שרירים. לדוגמה, התרופה משמשת ל שורש עצב דלקת של עמוד השדרה ו לומבגו. נוקלאוזידים שהשתנו, מה שמכונה אנלוגים של נוקלאוזידים, מראים במקרים מסוימים השפעות וירוסטטיות כנגד רטרווירוסים. הם משמשים ב תרופות נגד, למשל, הרפס נגיף סימפלקס ו- HIV וירוסים. אנלוגים אחרים של נוקלאוזידים עם פעילות ציטוסטטית ממלאים תפקיד ב סרטן טיפול.

גיבוש, התרחשות, מאפיינים וערכים אופטימליים

נוקלאוזידים מורכבים לחלוטין פַּחמָן, הידרוגנציה, חמצן, ו חנקן. כל החומרים נמצאים בשפע כמעט בכל מקום על פני כדור הארץ. יסודות קורט ונדיר מינרלים אינם נחוצים לבניית נוקלאוזידים. עם זאת, הגוף אינו מסנתז נוקלאוזידים מאפס מכיוון שהסינתזה מורכבת וצורכת אנרגיה. לכן, גוף האדם לוקח את הדרך ההפוכה, כשהוא משיג נוקלאוזידים בעיקר מתהליכי השפלה בחילוף החומרים של purine ו- pyrimidine (מסלול הצלה). נוקלאוזידים משתתפים במגוון תהליכים מטבוליים אנזימטיים-קטליטיים בצורה הטהורה או בצורה הזרחנית כנוקליאוטידים. יש לשים לב במיוחד לפונקציה של אדנוזין בצורה של ATP ו- ADP בשרשרת הנשימה כביכול. טריו-פוספט הנוקלאוטידי גואנין ממלא תפקיד מכריע במחזור הציטראט שנקרא. במחזורים, התהליכים מתרחשים בתוך ה- המיטוכונדריה של תאים. מכיוון שנוקלאוזידים כמעט תמיד נמצאים בכמויות גדולות בצורה קשורה או כנושאים פונקציונליים כמעט בכל תאי הגוף, אין מגבלה כללית או ערך הנחיה לקבלת אופטימלי ריכוז. קביעת ריכוז של נוקלאוזידים ספציפיים או נוקלאוטידים ב דם פלזמה יכולה להיות מועילה לאבחונים ואבחנות דיפרנציאליות.

מחלות והפרעות

נוקלאוזידים הם חלק פעיל בתהליכים מטבוליים רבים ותפקודים שלהם לעתים רחוקות יכולים להיחשב בבידוד. הפרעות כרוכות בדרך כלל בתהליכים אנזימטיים-קטליטיים מורכבים המופרעים או מעוכבים באתרים ספציפיים, מה שמוביל לתסמינים תואמים. מחלות הגורמות לחריגות מטבוליות של נוקלאוזידים כרוכות בדרך כלל גם בחילוף חומרים של פורין או פירימידין מכיוון שחמשת הנוקלאוזידים הבסיסיים נושאים עמוד שדרה של פורין או פירימידין. הפרעה ידועה בחילוף החומרים של הפורין נגרמת על ידי תסמונת לש-ניהאן הידועה, מחלה תורשתית הגורמת למחסור בהיפוקסנטין-גואנין פוספוריבוסילטרנספרז (HGPRT). מחסור באנזים מונע מחזור של בסיסי גרעין מסוימים, וכתוצאה מכך הצטברות מצטברת של היפוקסנטין וגואנין. זה בתורו מעורר היפרוריצמיה, מוגבה חומצת שתן רמה, מה שמוביל ל שגדון. המוגבה חומצת שתן מוביל להפקדות המפרקים ונדני גידים, העלולים לגרום לתסמינים מכאיבים. מחלה תורשתית נדירה ביותר מתבטאת במחסור בליאז אדנילוזוקצינאט, מה שמוביל לבעיות בחילוף החומרים של הפורין. המחלה גורמת התכווצויות שרירים ועיכוב התפתחות העובר עם מהלך חמור.