Guanosine

Guanosine je nukleosid guaninové purinové báze a je tvořen přidáním jednoduché cukrové ribózy. Pokud se přidá spíše deoxyribóza než ribóza, jedná se o deoxyguanosin.

Guanosin je součástí helixů a dvojitých helixů RNA. Analogový deoxyguanosin je součástí DNA. Jako guanosin trifosfát (GTP) se třemi navázanými fosfátovými skupinami je guanosin důležitým zdrojem energie a dárcem fosfátových skupin v rámci citrátového cyklu v mitochondriích buněk.

Co je guanosin?

Guanosin je nukleosid guaninové purinové báze. Vzniká přidáním ribózové skupiny prostřednictvím N-glykosidické vazby. V případě analogového deoxyguanosinu se připojená pentóza skládá ze skupiny deoxyribózy.

Guanosin a deoxyguanosin jsou komponenty jediné a dvojité helices RNA a DNA. Komplementární báze tvoří pyrimidinovou bázi cytosinu nebo jeho nukleosidového cytidinu a deoxycytidinu, ke kterému je guanosin připojen jako pár bází s trojitou vodíkovou vazbou. S dodatečně připojenými fosfátovými skupinami tvoří guanosin důležitou funkční část takzvaného cyklu kyseliny citronové v dýchacím řetězci jako guanosin difosfát (GDP) a jako guanosin trifosfát (GTP).

Je to řetěz katalyticky řízených procesů v energetickém metabolismu, který probíhá v mitochondriích buněk. GTP slouží jako zdroj energie a dárce fosfátových skupin. Působením určitého enzymu lze GTP přeměnit na cyklický guanosin monofosfát rozdělením dvou fosfátových skupin, což má zvláštní roli při přenosu signálů v buňce. V mírně modifikované formě přebírá GTP transportní úlohy tzv. Ran-GTP pro nezbytný transport látek mezi buněčným jádrem a cytosolem, překonávající buněčnou membránu.

Funkce, efekt a úkoly

Dvojité a jednoduché spirály genetického materiálu DNA a RNA sestávají z řetězce pouze čtyř různých nukleobáz, z nichž jsou guaninové a adeninové báze založeny na purinovém skeletu, který se skládá z pětičlenného a šestičlenného kruhu.

Dvě báze cytosinu a thyinu obsahují pyrimidinové báze s aromatickým šestičlenným kruhem. Na nukleobázu uracil je třeba pohlížet jako na výjimku, která je téměř totožná s thyminem a nahrazuje thymin v RNA. Dlouhé řetězce helixů však sestávají z nezměněných nukleových kyselin, ale z jejich nukleotidů. Nukleobáze jsou převedeny na ribózy nebo deoxyribózy přidáním ribosové skupiny (RNA) nebo deoxyribosové skupiny (DNA) a odpovídající nukleotid je transformován přidáním jedné nebo více fosfátových skupin. V případě guaninu je to guanosin monofosfát nebo deoxyguanosin monofosfát, který je začleněn jako spoj do dlouhých řetězců helixů RNA a DNA.

Jako složka DNA a RNA nemá guanosin - stejně jako ostatní nukleotidy - aktivní roli, ale místo toho kóduje odpovídající proteiny, které jsou syntetizovány v buňce prostřednictvím kopií řetězce DNA. Guanosin hraje aktivní roli ve formě GTP a GDP v cyklu kyseliny citronové v dýchacím řetězci jako dárce fosfátových skupin. V modifikované formě guanosin monofosfátu hraje nukleotid také aktivní roli a působí jako poselská látka pro přenos intracelulárního signálu, což je zvláště důležité pro anabolické procesy v syntéze proteinů. Ve formě Ran-GTP, nukleotid funguje jako specializovaný transportní prostředek pro transport látek z buněčného jádra přes jadernou membránu do cytosolu.

Vzdělávání, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty

Chemický vzorec guanosinu je C10H13N5O5 a ukazuje, že nukleosid sestává výhradně z uhlíku, vodíku, dusíku a kyslíku. Jsou to molekuly, které jsou dostupné v prakticky neomezeném množství na Zemi. Vzácné stopové prvky nebo minerály nejsou součástí guanosinu.

Guanosin se vyskytuje - většinou ve formě nukleotidu se stejným názvem - s několika výjimkami ve všech lidských buňkách jako složka DNA a RNA, jakož i v mitochondriích a v cytosolu buněk. Tělo je schopno syntetizovat guanosin v metabolismu purinů ve velmi složitém procesu. Výhodná je však extrakce guanosinu procesem záchrany. Sloučeniny s vyšší hodnotou obsahující nukleobázy nebo nukleotidy jsou enzymaticky a katalyticky degradovány takovým způsobem, že nukleosidy, jako je guanosin, mohou být recyklovány.

Pro tělo to má tu výhodu, že biochemické procesy rozkladu jsou méně složité, a proto méně náchylné k chybám, a že dochází k méně energii, tj. Menšímu ATP a menší spotřebě GTP. Složitost a rychlost, s jakou se guanosin a jeho mono-, di- a trifosfáty podílejí na katalytických reakcích, neumožňují přímé vyjádření o optimální koncentraci v krevním séru.

Nemoci a poruchy

Mnohočetné metabolické procesy, ve kterých se guanosin podílí společně s dalšími nukleosidy a zejména ve fosforylované formě jako nukleotid, znamenají, že v některých bodech metabolismu se mohou vyskytnout funkční poruchy.

Především jsou to genetické defekty, které mohou vést k tomu, že některé enzymy nebudou přítomny nebo bude inhibována jejich biologická aktivita. Známý genetický defekt spojený s X vede k Lesch-Nyhanovu syndromu. Syndrom způsobuje poruchu v záchranné dráze metabolismu purinů, takže tělo musí stále více procházet anabolickou cestou nové syntézy. Genetická vada, která může být zděděna recesivně, vede k funkčnímu selhání hypoxanthin-guanin-fosforibosyltransferasy (HGPRT).

Navzdory zvýšené nové syntéze existuje guanosin a jeho bioaktivní deriváty. To je spojeno s nadměrnou tvorbou kyseliny močové, která způsobuje doprovodné příznaky, jako je tvorba močových a ledvinových kamenů. Trvale zvýšená hladina kyseliny močové může vést ke srážení krystalů kyseliny močové v tkáni a způsobit bolestivé dny. Neurologické poruchy, včetně sklonu k sebemrzačení, jsou ještě závažnější.