Thymine

Thymine je jednou ze čtyř nukleobáz, z nichž jsou vytvořeny řetězce DNA, sídlo genetické informace. Doplňkovou základnou v dvojité šroubovici je vždy adenin.

Chemicky jde o heterocyklickou aromatickou sloučeninu s pyrimidinovým skeletem. Kromě toho, že je nukleobázou v DNA pro kódování aminokyselinové sekvence pro syntézu proteinů, hraje thymin roli v metabolismu těla jako součást určitých bioaktivních nukleotidů.

Co je tymín?

Základní strukturu tyminu tvoří heterocyklický aromatický šestičlenný kruh, pyrimidinová základní struktura. Thymin je jednou z celkem 4 nukleobáz, které tvoří řetězce DNA. Přísně vzato, jedná se o nukleotid thyminu.

Nejprve je molekula deoxyribózy připojena tak, že nukleosid deoxythymidin je tvořen z nukleové báze. Nukleosid se potom převede na nukleotid deoxythymidin monofosfát (dTMP), deoxythymidin difosfát (dTDP) nebo deoxythymidin trifosfát (dTTP) přidáním jedné až tří fosfátových skupin. Thymin se v RNA normálně neobjevuje, protože tam je nahrazen nukleobázou uracilem. Uracil je komplementární bází adeninu v RNA. Thymin se však vyskytuje jako speciální glykosid (ribothymidin) s připojenou molekulou ribózy v přenosové RNA (tRNA).

Chemický vzorec C5H5N202 ukazuje, že thymin je složen výhradně z uhlíku, vodíku, dusíku a kyslíku, tj. Látek, které jsou všudypřítomné. Ve složení tyminu nejsou obsaženy žádné vzácné minerály ani stopové prvky. Thymin je organismem preferenčně získáván z metabolismu proteinů, které obsahují thymin nebo thymidin. Thymin lze metabolizací těla zcela rozložit na oxid uhličitý a vodu.

Funkce, efekt a úkoly

Hlavním úkolem tyminu je být přítomen v jednom z řetězců dvojité spirály DNA na určených místech a vytvořit dvojnou vodíkovou vazbu s komplementárním nukleobázovým adeninem.

Pro splnění svého hlavního úkolu thymin nezasahuje přímo do metabolismu, nýbrž společně s dalšími třemi nukleobázami pouze určuje, které aminokyseliny jsou sestaveny do proteinů, v jakém pořadí prostřednictvím své polohy na odpovídajícím úseku dvojitého řetězce šroubovice. Po vytvoření kopie odpovídající části základního řetězce DNA, tzv. Messengerové RNA (mRNA), je tato přenesena z jádra buňky do cytoplazmy.

V cytoplazmě jsou na ribozomech sekvence bází převedeny na typ a sekvenci aminokyselin, které jsou sestaveny do zamýšleného proteinu prostřednictvím peptidových vazeb. Přesná funkce a úkoly thyminu a deoxythymidinu v metabolismu nejsou známy. Pokusy na zvířatech ukázaly, že podávání thymidinu zlepšuje krevní obraz u zhoubné anémie, anémie způsobené nedostatkem B12. Nedostatek vitaminu B12 může být pravděpodobně spojen s narušením syntézy nukleosidů.

Vzdělávání, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty

Tělo může v případě potřeby syntetizovat thymin sám. Protože je však syntéza časově náročná a energeticky náročná, je velká většina nukleové báze získávána druhem přepracování použitých thyminových nebo thymidinových sloučenin nebo rozpadem proteinů, které obsahují thymin nebo thymidin. Tato cesta syntézy je známá jako Záchranná stezka.

Používá se vždy, když tělo musí spotřebovat méně energie na rozklad vyšších molekul než na biosyntézu. Thymin vytváří lesklé krystaly ve tvaru jehly nebo hranolu, které chutnají hořce a mohou být rozpuštěny v horké vodě, ale stěží v alkoholu nebo etheru. Protože základní struktura tyminu sestává ze šestičlenného kruhu, může se thymin vyskytovat v šesti různých tautomerech, každý se stejným chemickým molekulárním vzorcem, ale s odlišným uspořádáním dvojných vazeb a / nebo přidružených skupin nebo molekul.

Protože nukleobáza se v organismu téměř nevyskytuje, není optimální hladina nebo koncentrace, která by mohla být použita jako referenční hodnota pro patologické odchylky a poruchy. Na druhé straně se thymin používá jako základní léčivý přípravek při výrobě léčiv, která se používají k léčbě některých virových onemocnění, jako je AIDS a hepatitida B.

Nemoci a poruchy

Při vytváření kopií řetězců DNA ve formě tvorby mRNA mohou nastat chyby, jako je příliš častá replikace tripletu, sekvence tří nukleobáz, které určují typ aminokyseliny nebo ztrátu sekvence nebo to vede k bodové mutaci s potenciálně závažnými důsledky.

Všechny problémy, které vznikají vytvořením mRNA, mají společné to, že chyby nejsou způsobeny samotnými nukleobázami. Pouze thymin však představuje určitou výjimku, protože je náchylný k mutaci DNA pod vlivem UV světla. Pokud dvě thyminové báze přímo sousedí s řetězcem DNA, mohou methylové skupiny (skupina CH3) tvořit stabilní vazbu se sousedním thyminem pod vlivem UV světla (sluneční světlo), takže vznikne dimer, chemicky jeden Derivát cyklobutanu odpovídá. Tím se DNA v tomto okamžiku změní tak, že při replikaci řetězce DNA se vytvoří zkrácená verze s menším počtem bází DNA.

Pokud dojde k transkripci, chyba dříve zkopírovaná z mRNA se převede do nesprávné aminokyselinové sekvence. Pak se vytvoří modifikovaný protein, který v nejhorším případě nemá biologickou účinnost nebo je nestabilní a okamžitě se znovu metabolizuje. Jedná se o genovou mutaci, která je patrná zejména v kožních buňkách vystavených přímému slunečnímu záření. Proto je mezi odborníky diskutováno, zda takové dimery mohou způsobit rakovinu kůže.