ADENIN: SZERKEZET, BIOSZINTÉZIS, FUNKCIÓK - BIOLÓGIA - 2026

Az adenin nukleobáz purin típusú, amelyet az élő organizmusok és vírusok ribonukleinsavakban (RNS) és dezoxiribonukleinsavakban (DNS) találunk. Ezen biopolimerek (RNS és DNS) néhány funkciója a genetikai információ tárolása, replikációja, rekombinációja és átadása.

Nukleinsavak előállításához először az adenin 9 nitrogénatomja glikozidkötést képez a ribóz (az RNS) vagy a 2'-dezoxiribóz (a DNS) elsődleges szén-dioxidjával (C1 '). Ilyen módon az adenin képezi a nukleozid adenozint vagy adenozint.

Forrás: Pepemonbu

Másodszor, az adenozin cukor 5'-szénén (ribóz vagy 2'-dezoxiribóz) lévő hidroxilcsoport (-OH) észterkötést képez a foszfátcsoporttal.

Az élő sejtekben, a jelen lévő foszfátcsoportok számától függően, lehet adenozin-5′-monofoszfát (AMP), adenozin-5′-difoszfát (ADP) és adenozin-5′-trifoszfát (ATP). 2'-dezoxiribózt tartalmazó ekvivalensek is léteznek. Például dezoxi-adenozin-5′-monofoszfát (dAMP) stb.

Felépítés és jellemzők

Adenin, az úgynevezett 6-amino-purin, tapasztalati képlete C ₅ H ₅ N ₅, és molekulatömege 135,13 g / mol, tisztítás kapunk halványsárga, szilárd anyag formájában, amelynek forráspontja a 360ºC.

Molekulája kettős gyűrűs kémiai szerkezetű, konjugált kettős kötésekkel, amely egy pirimidin és egy imidazolcsoport fúziója. Emiatt az adenin egy lapos heterociklusos molekula.

Relatív oldhatósága savas és lúgos vizes oldatokban 0,10 g / ml (25 ° C-on), pKa értéke 4,15 (25 ° C-on).

Ugyanezen okból az érzékelés 263 nm hullámhosszon (abszorpciós együtthatóval E ^{1,2 mM} = 13,2 M ^-1.cm ^-1 1,0 M sósavban), az elektromágneses spektrum egy területével kimutatható. amely közel ultraibolya sugárzásnak felel meg.

bioszintézise

A purin nukleotid bioszintézis gyakorlatilag minden élőlényben azonos. Az aminocsoport glutaminról az 5-foszforibozil-1-pirofoszfát (PRPP) szubsztrátra történő átvitelével kezdődik, és 5-foszforiboszil-amint (PRA) állít elő.

Ez egy olyan reakció, amelyet a glutamin-PRPP-transzferáz katalizál, amely kulcsfontosságú enzim e metabolikus út szabályozásában.

Miután egymás utáni hozzáadásával aminosavak glutamin, glicin, metenil-folát, aszpartát, N ¹⁰ -formil-folát a PRA, amelyek magukban foglalják a kondenzációt és a gyűrűzárást, inozin-5'-monofoszfát (IMP) termelődik, amelyek heterociklusos egység hipoxantin (6-oxipurin).

Ezeket az addíciókat az ATP hidrolízise ADP-ként és szervetlen foszfáttá (Pi) hajtja. Ezt követően aszpartát aminocsoportot adunk az IMP-hez, a guanozin-trifoszfát (GTP) hidrolízisével párhuzamos reakcióban az AMP előállításához.

Ez utóbbi negatív visszacsatolások révén ellenőrzi ezt a bioszintézis utat, és hatással van a PRA képződését és az IMP módosulását katalizáló enzimekre.

A többi nukleotid lebontásahoz hasonlóan az adenozin nukleotidok nitrogénbázisa "újrahasznosításnak" nevezett folyamaton megy keresztül.

Az újrahasznosítás egy foszfátcsoportnak a PRPP-ből az adeninbe történő átviteléből áll, és AMP-t és pirofoszfátot (PPi) képez. Egy lépésben az adenin-foszforiboszil-transzferáz enzim katalizálja.

Az oxidatív és reduktív anyagcsere szerepe

Az adenin az oxidatív metabolizmus számos fontos molekulájának része, amelyek a következők:

1. Flavin adenin-dinukleotid (FAD / FADH ₂) és nikotinamid adenin-dinukleotid (NAD ⁺ / NADH), amelyek részt vesznek az oxidáció-redukciós reakciókban hidrid-ionok (: H ^-) átvitelével.
2. A koenzim (CoA), amely részt vesz az acilcsoportok aktiválásában és átadásában.

Az oxidatív metabolizmus során a NAD ⁺ elektronakceptor-szubsztrátként (hidridionokként) funkcionál és NADH-t képez. Mivel a FAD egy olyan kofaktor, amely elektronokat fogad el és FADH ₂ -vé válik.

Másrészről, az adenin nikotinamid adenin-dinukleotid-foszfátot (NADP ⁺ / NADPH) képez, amely részt vesz a reduktív anyagcserében. Például a NADPH elektron donor szubsztrát a lipid és dezoxiribonukleotid bioszintézis során.

Az adenin a vitaminok része. Például a niacin a NAD ⁺ és a NADP ⁺ prekurzora, a riboflavin pedig a FAD prekurzora.

A gén expressziójának funkciói

Adenin része S-adenozil-metionin (SAM), amely egy metil-csoportot donor (CH ₃), és részt vesz a metiláció az adenin és citozin maradványok prokariótákban és eukariótákban.

A prokariótákban a metilezés biztosítja a saját DNS-felismerő rendszerét, ezáltal védi a DNS-t a saját korlátozó enzimeitől.

Az eukariótákban a metilezés határozza meg a gének expresszióját; vagyis meghatározza, mely géneket kell kifejezni, és melyeket nem. Ezen túlmenően az adenin-metilezések jelzik a sérült DNS helyreállítási helyeit.

Sok kötődő fehérjék DNS, mint például transzkripciós faktorok, van aminosavat glutamin és aszparagin, hogy hidrogénkötéseket képeznek az N ⁷ atomja adenin.

Az energia anyagcseréjének funkciói

Az adenin az ATP része, amely nagy energiájú molekula; vagyis hidrolízise exergonikus, és a Gibbs szabad energiája magas és negatív érték (-7,0 Kcal / mol). A sejtekben az ATP számos olyan energiát igénylő reakcióban részt vesz, mint például:

- Elősegítik a közbenső anyagcserében és az anabolizmusban részt vevő enzimek által katalizált endergonikus kémiai reakciókat nagy energiájú közbenső termékek vagy kapcsolt reakciók kialakításával.

- A protein bioszintézis elősegítése a riboszómákban, lehetővé téve az aminosavak észterezését a megfelelő transzfer RNS-sel (tRNS) az aminoacil-tRNS képződéséhez.

- A kémiai anyagok mozgatása a sejtmembránokon keresztül. Hordozófehérjéknek négy típusa létezik: P, F, V és ABC. A P, F és V típusú ionokat hordoz, az ABC típusú hordozókat hordoz. Például a P osztályú Na ⁺ / K ⁺ ATPáznak ATP-re van szüksége, hogy két K ^{+ -ot} a cellába pumpáljon, és három Na ^{+ -ot kihúzzon}.

- Fokozza az izmok összehúzódását. Biztosítja az energiát, amely az aktinszál siklást irányítja a miozin felett.

- A nukleáris szállítás előmozdítása. Amikor a heterodimer receptor béta alegysége kötődik az ATP-hez, kölcsönhatásba lép a nukleáris póruskomplex összetevőivel.

Egyéb funkciók

Az adenozin ligandumként szolgál a bélhámsejtek idegsejtjeiben és sejtjeiben levő receptorfehérjékhez, ahol extracelluláris vagy neuromodulátor hírvivőként működik, amikor a sejtenergia-anyagcserében változások történnek.

Az adenin jelen van olyan erős vírusellenes szerekben, mint például az arabinosiladenin (araA), amelyet néhány mikroorganizmus termel. Ezenkívül megtalálható a puromicinben is, amely egy olyan antibiotikum, amely gátolja a protein bioszintézist, és amelyet a Streptomyces nemzetség mikroorganizmusai termelnek.

Az AMP-ben szubsztrátként szolgál azoknak a reakcióknak a során, amelyek a második ciklikus AMP-t (cAMP) hordozzák. Ez az adenilát-cikláz enzim által termelt vegyület alapvető fontosságú az intracelluláris jelátviteli kaszkádok nagy részében, amely a sejtek proliferációjához és túléléséhez, valamint a gyulladáshoz és a sejthalálhoz szükséges.

A szulfát szabad állapotában nem reaktív. A sejtbe való belépés után adenozin-5'-foszfoszulfáttá (APS), majd 3'-foszfoadenozin-5'-foszfoszulfáttá (PAPS) átalakul. Emlősökben a PAPS a szulfátcsoportok donora, és szerves szulfát-észtereket képez, mint például a heparin és a kondroitin.

A cisztein bioszintézisében az S-adenozil-metionin (SAM) előfutára az S-adenozil-hococistein szintézisének, amely több lépésben, enzimek által katalizálva, ciszteinré alakul.

Prebiotikus szintézis

Kísérletileg azt is kimutatták, hogy eltarthatóságát hidrogén-cianid (HCN) és ammónia (NH ₃) zárt, laboratóriumi körülmények között hasonló, hogy érvényesült a korai Földön, adenin termelődik a kapott elegyet. Ez anélkül történik, hogy bármilyen élő sejt vagy sejtes anyag jelen lenne.

A prebiotikus körülmények között szerepel a szabad molekuláris oxigén hiánya, az erősen redukáló atmoszféra, az intenzív ultraibolya sugárzás, a nagy villamos ívek, például a viharokban keletkező, és a magas hőmérséklet. Ez feltételezi, hogy az prebiotikus kémia során az adenin volt a legfontosabb és legszélesebb nitrogénbázis.

Így az adenin szintézise kulcsfontosságú lépés lenne, amely lehetővé tenné az első sejtek eredetét. Nekik kellett egy membránnal rendelkezniük, amely zárt rekeszt képez, amelyben megtalálhatók az önmegőrzéshez szükséges első biológiai polimerek előállításához szükséges molekulák.

Terápiás és sejttenyésztési faktorként való alkalmazás

Az adenin, más szerves és szervetlen kémiai vegyületekkel együtt, nélkülözhetetlen alkotóeleme a receptnek, amelyet a világ összes biokémiai, genetikai, molekuláris biológiai és mikrobiológiai laboratóriumában használnak az idővel életképes sejtek termesztésére.

Ennek oka az, hogy a vadon élő normál sejtfajták észlelhetik és elfoghatják a rendelkezésre álló adenint a környező környezetből, és felhasználhatják saját adenin nukleozidjaik szintéziséhez.

Ez a sejt túlélésének egy formája, amely megtakarítja a belső erőforrásokat azáltal, hogy bonyolultabb biológiai molekulákat szintetizál a kívülről vett egyszerű prekurzorokból.

A krónikus vesebetegség kísérleti modelljeiben az egerek olyan mutációval rendelkeznek az adenin-foszforiboszil-transzferáz génben, amely inaktív enzimet termel. Ezeknek az egereknek adenint, nátrium-citrátot és glükózt tartalmazó kereskedelmi oldatokat adagolunk intravénásan, hogy elősegítsük a gyors gyógyulást.

Ez a kezelés azon a tényen alapul, hogy a PRPP-t, a purin bioszintézis kezdeti metabolitját ribóz-5-foszfátból szintetizálják a pentóz-foszfát útvonalon, amelynek kiindulási metabolitja glükóz-6-foszfát. Ezeknek a megoldásoknak a többségét azonban a nemzetközi szabályozó testületek nem hagyták jóvá emberi felhasználásra.

Irodalom

1. Burnstock, G. 2014. Purines and purinoceptors. A molekuláris biológia áttekintése. Referenciamodulok az orvosbiológiai tudományokban. Széles webcím:
2. Claramount, D. et al. 2015. A gyermekkori krónikus betegség állati modelljei. Nephrology, 35 (6): 517-22.
3. Coade, S. és Pearson, J., 1989. Az adenin nukleotidok metabolizmusa. Circulation Research, 65: 531-37
4. Dawson, R. és munkatársai. 1986. Biokémiai kutatási adatok. Clarendon Press, Oxford.
5. DrougBank. 2019. Adenine Chemichal Sheet. Széles webcím:
6. Horton, R; Moran, L; Scrimgeour, G; Perry, M. és Rawn, D. 2008. Biokémiai alapelvek. 4. kiadás. Pearson oktatás.
7. Knight, G. 2009. Purinergic Receptors. Idegtudomány enciklopédia. 1245-1252. Széles webcím:
8. Mathews, Van Holde, Ahern. 2001. Biokémia. 3. kiadás.
9. Murgola, E. 2003. Adenine. A genetika enciklopédia. Széles webcím:
10. Murray, R; Granner, D; Mayes, P. és Rodwell, V. 2003. Harper's Illustrated Biochemistry. 26 ^th Edition. McGraw-Hill társaságok.
11. Nelson, DL és Cox, M. 1994. Lehninger. A biokémia alapelvei. 4. kiadás. Ed Omega.
12. Sigma-Aldrich. 2019. Adenin kémiai adatlap. Széles webcím: