Pseudouridin

V Pseudouridin je to nukleosid, který je stavebním blokem RNA. Jako takový je primárně součástí přenosové RNA (tRNA) a podílí se na translaci.

Co je to pseudouridin?

Pseudouridin je základní látkou tRNA a skládá se ze dvou složek: nukleobáze uracilu a cukru β-D-ribofuranózy. Biologie to také nazývá Psi-uridin a zkrátí to řeckým písmenem Psi (Ψ) z.

Pseudouridin je izomer nukleosidového uridinu: Má stejnou molekulovou hmotnost jako uridin a skládá se přesně ze stejných stavebních bloků. Jediným rozdílem mezi pseudouridinem a uridinem je jejich odlišná trojrozměrná struktura. Prostorovým rozdílem mezi dvěma nukleosidy je nukleobázová uracil. V případě uridinu sestává centrální kruh, který uracil tvoří, celkem ze čtyř atomů uhlíku, jedné sloučeniny NH a jednoho atomu dusíku.

V případě pseudouridinu však centrální základní struktura sestává z kruhu tvořeného čtyřmi jednotlivými atomy uhlíku a dvěma sloučeninami NH. Biologie proto také nazývá pseudouridin přirozeně modifikovaným nukleosidem. Poprvé byl objeven v 50. letech 20. století a od té doby byl identifikován jako nejhojnější modifikovaný nukleosid.

Funkce, efekt a úkoly

Jako RNA nukleobáza je pseudouridin součástí transferové RNA (tRNA). TRNA se objevuje ve formě krátkých řetězců a funguje jako nástroj v translaci. Biologie popisuje translaci jako proces, ve kterém se informace v genech překládají na proteiny.

U lidí jsou genetické informace uloženy hlavně ve formě DNA. Lidská DNA sídlí v jádru každé buňky a neopouští ji. Pouze když se buňka rozdělí a buněčné jádro se rozpustí, DNA se pohybuje ve zbytku buněčného těla. Aby buňka měla stále přístup k informacím uloženým v DNA, vytvoří její kopii. Tato kopie je messengerová RNA nebo zkráceně mRNA. Rovnoměrný rozdíl mezi DNA a RNA je kyslík, který se váže na ribózu. Po migraci mRNA z buněčného jádra může začít translace.

Oba konce tRNA se mohou vázat na různé molekuly. Jeden konec tRNA je navržen tak, že přesně odpovídá tripletu mRNA, tj. Skupině tří po sobě následujících bází. Vhodná aminokyselina se ukládá na opačný konec tRNA. Celkem 20 aminokyselin, které se vyskytují v přírodě, tvoří stavební kameny pro všechny existující proteiny. Triplet jedinečně kóduje specifickou aminokyselinu. Ribozom spojuje aminokyseliny, které jsou na jednom konci tRNA, a vytváří dlouhý řetězec. Tento proteinový řetězec se díky svým fyzikálním vlastnostem přehýbá a dostává tak charakteristickou prostorovou strukturu.

Z těchto řetězců se skládají jak hormony, tak neurotransmitery, jakož i stavební bloky buněk a extracelulární struktury. Když ribosom spojí dvě sousední aminokyseliny, tRNA se uvolní znovu a může zaujmout novou aminokyselinu a transportovat ji do mRNA. Pseudouridin se objevuje v postranní smyčce tRNA. Bez pseudouridinu by tRNA nebyla funkční a organismus by nebyl schopen provádět základní mikroprocesy.

Vzdělávání, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty

Molekulární vzorec pro pseudouridin je C9H12N2O6. Pseudouridin sestává z cukrové ribózy a nukleobázové uracily. Uracil nahrazuje bazický thymin v ribonukleové kyselině (RNA), která se nachází pouze v kyselině deoxyribonukleové (DNA). Dalšími třemi bázemi lidských nukleových kyselin jsou adenin, guanin a cytosin; vyskytují se v DNA i RNA.

Cukrová ribóza má základní strukturu tvořenou pěti atomy uhlíku. Proto to biologie také nazývá pentózou. Ribose hraje roli nejen jako součást chromozomů; vyskytuje se například také v dodavateli energie ATP a působí jako sekundární poselská látka v některých neuronálních a hormonálních procesech. Lidské tělo používá k syntéze pseudouridinu enzym zvaný pseudouridin syntáza. V případě některých onemocnění může být tento proces narušen. Výsledkem jsou nemoci, které obvykle postihují několik orgánových systémů.

Nemoci a poruchy

V mitochondriích se také v tRNA nachází pseudouridin. Mitochondrie jsou organely, které fungují jako malé elektrárny v buňkách. Mají svůj vlastní genetický make-up a jsou přenášeny z matek na jejich děti přes vajíčko.

Při myopatii s laktátovou acidózou a sideroblastickou anémií dochází k narušení syntézy pseudoruridinu. Toto onemocnění je svalové onemocnění, které je doprovázeno anémií. Pravděpodobně mutace brání správné tvorbě pseudouridin syntázy. V důsledku toho může tělo produkovat vadnou tRNA, která se liší od zdravé tRNA. Při této formě metabolické myopatie způsobuje abnormální tRNA nesnášenlivost pohybu u dětí a anémie v dospívání. Vyskytuje se však velmi zřídka. Pseudouridin může být také zapojen do onemocnění očí, ledvin a dalších orgánových systémů.

Například nedávný výzkum ukazuje, že koncentrace pseudouridinu je vhodná jako marker pro funkci ledvin. Dosud lékaři používali hlavně hladinu kreatinu jako marker. Nevýhodou této metody je však to, že hladina kreatinu je velmi náchylná k chybám: také závisí například na množství svalové hmoty. Pseudouridin a C-mannosyl-tryptofan jsou bez tohoto vlivu, a proto by mohly nahradit kreatin jako marker funkce ledvin v budoucnosti (Sekula et al., 2015).