Guanosin trifosfát

Guanosin trifosfát Jako nukleosid trifosfát je adenosintrifosfát důležitým zásobníkem energie v organismu. Poskytuje hlavně energii během anabolických procesů. Aktivuje také mnoho biomolekul.

Co je guanosin trifosfát?

Guanosin trifosfát (GTP) představuje nukleosid trifosfát, který se skládá z nukleotidové báze guaninu, cukerné ribózy a tří fosfátových zbytků navzájem spojených anhydridovými vazbami.

V tomto případě je guanin glykosidicky vázán na ribózu a ribóza je zase vázána k trojnásobnému fosfátovému zbytku esterifikací. Anhydridová vazba třetí fosfátové skupiny k druhé fosfátové skupině je velmi energetická. Když je tato fosfátová skupina odštěpena, GTP poskytuje hodně energie pro určité reakce a signální transdukce, jako u analogické sloučeniny adenosintrifosfátu (ATP).GTP je tvořen buď jednoduchou fosforylací z GDP (guanosin difosfát), nebo trojitou fosforylací guanosinu.

Fosfátové skupiny pocházejí jak z ATP, tak z přenosových reakcí v cyklu kyseliny citronové. Surovinou guanosin je nukleosid vyrobený z guaninu a ribózy. GTP je přeměněn na GMP (guanosin monofosfát) uvolněním dvou fosfátových skupin. Jako nukleotid představuje tato sloučenina stavební blok kyseliny ribonukleové, když je izolován mimo tělo, je GTP bezbarvá pevná látka. V těle plní mnoho funkcí jako zdroj přenosu energie a dodavatel fosfátů.

Funkce, efekt a úkoly

Kromě známějšího ATP je GTP také zodpovědný za mnoho reakcí přenášejících energii. Mnoho buněčných metabolických reakcí může probíhat pouze pomocí přenosu energie prostřednictvím guanosintrifosfátu.

Stejně jako u ATP je vazba třetího fosfátového zbytku na druhý fosfátový zbytek velmi energetická a srovnatelná s jejím energetickým obsahem. GTP však katalyzuje různé metabolické cesty než ATP. GTP získává energii z rozkladu uhlohydrátů a tuků v cyklu kyseliny citronové. Je také možný přenos energie z ATP na GDP s převodem fosfátové skupiny. Tím se vytvoří ADP a GTP. Guanosin trifosfát aktivuje mnoho sloučenin a metabolických cest. Je tedy zodpovědný za aktivaci G proteinů. G proteiny jsou proteiny, které mohou vázat GTP.

To jim umožňuje přenášet signály prostřednictvím receptorů spojených s G-proteiny. To jsou signály pro páchnutí, vidění nebo regulaci krevního tlaku. GTP stimuluje přenos signálu v buňce tím, že napomáhá přenosu důležitých signálních látek nebo stimuluje molekuly G přenosem energie iniciující signální kaskádu. Biosyntéza proteinu dále nemůže probíhat bez GTP. Prodloužení řetězce polypeptidového řetězce se uskutečňuje s využitím energie, která se získá z přeměny GTP na GDP. Transport mnoha látek, včetně membránových proteinů, na membrány je také z velké části regulován pomocí GTP.

GTP také regeneruje ADP na ATP přenosem fosfátového zbytku. Aktivuje také cukry manosu a fukózu, čímž vytváří ADP-manosu a ADP-fukózu. Další důležitou funkcí GTP je jeho účast na konstrukci RNA a DNA. GTP je také nezbytný pro transport látek mezi jádrem a cytoplazmou. Je třeba také zmínit, že GTP je výchozí materiál pro tvorbu cyklického GMP (cGMP).

Sloučenina cGMP je signalizační molekula a je mimo jiné odpovědná za vizuální přenos signálu. Řídí transport iontů v ledvinách a střevech. Vysílá signál pro rozšíření krevních cév a průdušek. Koneckonců se předpokládá, že se podílí na vývoji mozkových funkcí.

Vzdělávání, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty

Guanosin trifosfát se vyskytuje ve všech buňkách organismu. Je nezbytný jako zásoba energie, nosič fosfátových skupin a stavební blok pro konstrukci nukleových kyselin. V rámci metabolismu se vyrábí z guanosinu, guanosin monofosfátu (GMP) nebo guanosin difosfátu (GDP). GMP je nukleotid kyseliny ribonukleové. Z toho lze také získat. Je však možná i nová syntéza v organismu.

Vazba dalších fosfátových skupin na fosfátovou skupinu esterifikovanou na ribóze je možná pouze s vynaložením energie. Anhydridová vazba třetí fosfátové skupiny ke druhé zvláště znamená vysokou spotřebu energie, protože se hromadí elektrostatické odpudivé síly, které jsou distribuovány po celé molekule. V molekule se vyvíjí napětí, které se po kontaktu s odpovídající cílovou molekulou přenese na tuto molekulu a uvolní fosfátovou skupinu. V cílové molekule dochází ke konformačním změnám, které spouštějí odpovídající reakce nebo signály.

Nemoci a poruchy

Pokud přenos signálu v buňce neprobíhá správně, může dojít k celé řadě nemocí. Ve spojení s funkcí GTP mají G proteiny velký význam pro přenos signálu.

G proteiny představují heterogenní skupinu proteinů, které mohou přenášet signály vazbou na GTP. Spustí se signální kaskáda, která je také zodpovědná za skutečnost, že neurotransmitery a hormony se stanou účinnými dokováním na receptorech spojených s G-proteiny. Mutace v G proteinech nebo jejich přidružených receptorech často narušují přenos signálu a jsou příčinou určitých onemocnění. Například vláknitá dysplazie nebo Albrighova kostní dystrofie (pseudohypoparatyreóza) je vyvolána mutací G proteinu. Toto onemocnění je rezistentní na parathormony.

To znamená, že tělo na tento hormon nereaguje. Hormon příštítných tělísek je zodpovědný za metabolismus vápníku a tvorbu kostí. Porucha struktury kostí vede k myxomům kosterních svalů nebo k dysfunkci srdce, slinivky břišní, jater a štítné žlázy. Na druhé straně v akromegálii existuje rezistence vůči hormonu uvolňujícímu růstový hormon, takže růstový hormon je uvolňován nekontrolovaným způsobem a způsobuje tak zvýšený růst končetin a vnitřních orgánů.