Cytidin

Cytidin patří k nukleosidům a je tvořen cytosinem nukleové báze a cukernou ribózou. Vytváří pár bází s guanosinem prostřednictvím vodíkových vazeb. Hraje také ústřední roli v metabolismu pyrimidinů.

Co je to cytidin?

Cytidin je nukleosid, který se skládá z cytosinu a ribózy. Kromě adeninu, guaninu a tyminu se cytosin dusíkové báze podílí na syntéze nukleových kyselin. Fosforylace cytidinu produkuje cytidinmonofosfát (CMP), cytidin difosfát (CDP) nebo cytidin trifosfát (CTP).

Cytidinmonofosfát je nukleotid v RNA. Na struktuře nukleových kyselin se podílejí dvě purinové a dvě pyrimidinové báze, přičemž thymin je v RNA vyměněn za uracil. Adenin a guanin patří mezi purinové báze, zatímco thymin, cytosin a uracil patří mezi pyrimidinové báze. Cytidin deamináza může deaminovat cytidin na uridin. Uridin je nukleosid vyrobený z ribózy a uracilu. Může být také fosforylován na uridinmonofosfát.

Uridin monofosfát je také důležitým nukleotidem pro RNA. Kromě toho jsou CDP a CTP také aktivačními skupinami pro syntézu lecitinu, cefalinu a kardiolipinu. Čistý cytidin je přítomen jako ve vodě rozpustná pevná látka, která se rozkládá při 201 až 220 stupních. Může být katalyticky degradován na cytosin a ribózu enzymem pyrimidin nukleosidázou.

Funkce, efekt a úkoly

Cytidin hraje ústřední roli v metabolismu pyrimidinů. Pyrimidin poskytuje základní strukturu pyrimidinových bází cytosinu, thyminu a uracilu, které se vyskytují v nukleových kyselinách. Thymin v RNA je vyměněn za uracil.

Uracil je také produkován deaminací cytidinu cytidin deaminázou. Chemické přeměny mezi třemi pyrimidinovými bázemi mají zásadní význam pro opravné procesy v DNA a epigenetické změny. V kontextu epigenetiky jsou různé vlastnosti modifikovány vlivy prostředí. Genetický materiál se však nemění. Modifikační změny organismu jsou způsobeny rozdílnou expresí genů. Epigenetický proces představuje také diferenciační procesy tělních buněk pro tvorbu různých buněčných linií a orgánů.V závislosti na typu buňky jsou různé geny aktivovány nebo deaktivovány.

To se děje prostřednictvím methylace cytidinových bází v DNA. Během methylace se vytvoří methylcytosin, který může být přeměněn na thymin deaminací. Komplementární nukleobázový guanin v opačném dvouřetězcovém řetězci umožňuje rozpoznat chybu a thymin znovu vyměnit za cytosin. Guanin však lze také vyměnit za adenin, což vede k bodové mutaci. Pokud je nemethylovaný cytosin deaminován, vzniká uracil. Protože se uracil neobjevuje v DNA, je okamžitě nahrazen cytosinem. Místo cytosinu je mírně zvýšena rychlost mutace v důsledku methylace.

Současně se stále více geny vypíná methylací, takže se buňky v buněčné linii stanou specializovanějšími. V opravných procesech jsou opravné enzymy založeny na původním řetězci DNA, který rozpoznávají prostřednictvím vyššího stupně methylace. Doplňkový řetězec je také vytvořen na základě tam uložených informací. Chyby instalace jsou okamžitě opraveny. Enzym AID (aktivace indukovaná cytidin deamináza) velmi specificky katalyzuje deaminaci cytidinových skupin na uridinové skupiny v jednovláknové DNA. Vyskytují se somatické hypermutace, které mění protilátkové sekvence B buněk. Poté jsou vybrány odpovídající B buňky. To umožňuje flexibilní imunitní reakci.

Vzdělávání, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty

Cytidin je meziprodukt metabolismu pyrimidinů. Jako izolované spojení na tom nezáleží. Jak již bylo zmíněno, je složena z cytosinu na bázi nukleové báze a quintuple sugar ribose. Tělo může syntetizovat cytosin sám.

Jeho syntéza je však velmi energeticky náročná, takže je získávána ze stavebních bloků nukleových kyselin v rámci záchranné cesty a může být znovu začleněna do nukleových kyselin. Po úplném odbourání báze se vytvoří oxid uhličitý, voda a močovina. Je přítomen jako nukleosid v RNA. V DNA se cytosin váže na deoxyribózu, takže nukleosid deoxycytidin se zde vyskytuje jako stavební blok.

Nemoci a poruchy

Metylace na cytidinových zbytcích DNA jsou velmi důležité pro značení, aby se oddělily různé biochemické procesy. K chybám však může dojít i při methylaci, která vede k onemocnění.

V případě vadné methylace mohou být spuštěny zvýšené i snížené genové aktivity, které nesplňují požadavky. Tyto methylační vzorce jsou předávány během dělení buněk. V dlouhodobém horizontu se objevují změny, které mohou vést k nemocem. Například některé nádorové buňky mají různé methylační struktury, které se nevyskytují ve zdravých buňkách. Například methylace může blokovat určité geny, které kódují enzymy regulující růst. Pokud tyto enzymy chybí, může dojít k neinhibovanému buněčnému růstu. To platí také pro enzymy, které iniciují řádnou buněčnou smrt (apoptózu), když se objeví buněčné defekty.

Cílené ovlivnění methylace DNA není v současnosti možné. Existují však studie úplné demetylace nádorových buněk, aby byly znovu podrobeny kontrole proteinů regulujících růst. Podle několika klinických studií bylo prokázáno, že demetylace omezuje růst nádoru u pacientů s akutní myeloidní leukémií. Tento postup se také nazývá epigenetická terapie. Methylační procesy mohou také hrát roli v jiných nemocech. Kvůli vlivům prostředí se organismus přizpůsobuje změněným podmínkám vytvářením biologických modifikací založených na methylaci cytidinových zbytků DNA. Tělo tedy provádí proces učení, který však může také způsobit nesprávnou regulaci.