A ciklikus GMP, a guanozin-monofoszfát, más néven ciklikus guanozin-monofoszfát vagy az ', 5'-monofoszfát 3-guanozin-3 néven ismert nukleotid, amely számos ciklikus sejtben részt vesz, különös tekintettel a kapcsolódó jelátvitelre és az intercelluláris kommunikációra.
Elsőként írták le több mint 40 évvel ezelőtt, röviddel az analóg, ciklikus AMP felfedezése után, amely nitrogénbázis szempontjából különbözik tőle, mivel nem a guanin, hanem az adenin nukleotidja.
Ciklikus guanozin-monofoszfát vagy GMP kémiai szerkezete (Forrás: hu: Felhasználó: Diberri a Wikimedia Commons-n keresztül)
Más ciklikus nukleotidokhoz hasonlóan, mint például a fent említett ciklikus AMP vagy ciklikus CTP (ciklikus citidin-monofoszfát), a ciklikus GMP szerkezete döntő jelentőségű kémiai tulajdonságai és biológiai aktivitása szempontjából, amellett, hogy stabilabbá teszi, mint a többi.
Ezt a nukleotidot egy guanilil-cikláz néven ismert enzim termeli, és a ciklikus AMP-hez hasonlóan képes ciklikusan függő GMP protein kinázok jelátviteli kaszkádjaira.
Nemcsak az emlősökben, amelyek rendkívül összetett állatok, hanem a legegyszerűbb prokariótákban is leírják, amelyeket az eubakteriák és az archaea királysága tartalmaz. A növényekben való jelenléte továbbra is vita tárgya, de bizonyítékok arra utalnak, hogy nincs jelen ezekben a szervezetekben.
Kialakulás és lebomlás
A ciklikus guanin nukleotidok, valamint az adenin intracelluláris koncentrációja rendkívül alacsony, különösen összehasonlítva azok nem-ciklikus analógjaival, amelyek mono-, di- vagy trifoszfátosak.
Ennek a nukleotidnak a szintje azonban szelektíven megváltoztatható bizonyos hormon stimulusok és egyéb tényezők jelenlétében, amelyek elsődleges hírvivőként viselkednek.
A ciklikus GMP metabolizmusa részben független a ciklikus AMP és más analóg nukleotidok metabolizmusától. Ezt a GTP-ből egy guanilil-cikláz vagy guanilát-cikláz néven ismert enzimrendszer állítja elő, amely a legtöbb szövetben részben oldódó enzim.
A guanilát-cikláz-enzimek felelősek a foszfátcsoport „ciklizációjáért” a cukormaradék (ribóz) 5 'helyzetében, és ugyanazon foszfát kötődése ugyanazon molekula két különböző OH csoportjához.
Ez az enzim nagyon bőséges az emlősök vékonybélében és tüdeiben, és a legaktívabb forrás egy tengeri sünök fajjának spermájában található meg. Az összes vizsgált szervezetben ez a kétértékű mangánionoktól függ, ami megkülönbözteti az adenilát-ciklázaktól, amelyek magnéziumtól vagy cinktől függnek.
A ciklikus GMP degradációt ciklikus nukleotid foszfodiészterázok közvetítik, amelyek nem tűnnek specifikusnak, mivel kimutatták, hogy ugyanazok az enzimek képesek mind a ciklikus AMP, mind a ciklikus GMP felhasználására hidrolizálható szubsztrátumokként.
Mind a folyamatokat, mind a képződést, mind a lebomlást gondosan intracellulárisan ellenőrzik.
Szerkezet
A ciklikus GMP szerkezete nem különbözik szignifikánsan a többi ciklusos nukleotid szerkezetétől. Amint a neve is sugallja (guanozin 3 ', 5'-monofoszfát), egy foszfátcsoport kapcsolódik az oxigénhez a szénnél, a ribozos cukor 5' helyzetében.
Az említett ribózcukor egyidejűleg kapcsolódik a heterociklusos guaningyűrű nitrogénbázisához egy glikozidos kötés révén, amely a szénatommal a ribozs 1 'helyzetében van.
A foszfátcsoportot, amely az oxigénatomhoz kapcsolódik a ribóz 5 'helyzetében, átfuzionálják egy foszfodiészter kötéssel, amely ugyanazon foszfátcsoport és a szén oxigénje között helyezkedik el a riboz 3' helyzetében, ily módon egy 3'-5'- "transz-fuzionált" foszfátot (3'-5'-transz-fúziós foszfátot) képezve.
A foszfátcsoport fuzionálása vagy "ciklizálása" megnöveli a molekula merevségét, mivel korlátozza a kötések szabad forgását a ribóz furángyűrűjén.
Mint a ciklikus AMP-re is, a guaningyűrű és a ribóz közötti glikozid-kötés és forgásszabadsága fontos szerkezeti paraméterek a ciklikus GMP specifikus felismeréséhez.
Jellemzők
Az analóg ciklikus nukleotidok sokféle és nagyon változatos funkciójával ellentétben, mint például a ciklikus AMP, a ciklikus GMP funkciója kissé korlátozottabb:
1 - részt vesz a jelző folyamatokban a vizuális pigmentek fény stimulációjára reagálva. Koncentrációja módosul egy G-protein aktiválása miatt, amely érzékeli a fénystimulust és kölcsönhatásba lép egy GMP-függő ciklikus foszfodiészterázzal.
Ennek a nukleotidnak a szintjeiben bekövetkező változások megváltoztatják a rúd alakú szemsejtek membránjának a nátrium-ionokra történő permeabilitását, más változásokat okozva, amelyek megszakítják az inger továbbítását a látóidegbe.
2-Funkciója a simaizom izom-összehúzódási és relaxációs ciklusában, reagálva salétrom-oxidra és más különféle természetű vegyületekre.
3 - Koncentrációjának növekedése a natriuretikus peptidekre adott válasz miatt a nátrium- és a vízionok sejtmembránon keresztüli mozgásának szabályozásával függ össze.
4-Egyes szervezetekben a ciklikus GMP versenyben áll a ciklikus AMP-vel a ciklikus nukleotid foszfodiészterázért, és a ciklikus GMP hozzáadása hozzájárulhat a ciklikus AMP koncentrációjának növekedéséhez azáltal, hogy csökkenti annak lebontását.
Az 5-baktériumok, mint például az E. coli, növelik a ciklikus GMP szintjét, amikor kemo-vonzerőknek vannak kitéve, jelezve, hogy ez a nukleotid részt vesz a jelátviteli folyamatokban ezekre a kémiai ingerekre adott válaszként.
6 - Megállapítottuk, hogy a ciklikus GMP fontos következményekkel jár az emlősök értágításában és erekciójában is.
7-Sok kapunioncsatornát (kalciumot és nátriumot) olyan intracelluláris ligandumok szabályozzák, amelyek kifejezetten ciklikus GMP-t használnak.
Irodalom
- Botsford, JL (1981). Ciklikus nukleotidok a prokariótákban. Mikrobiológiai áttekintés, 45 (4), 620–642.
- Garrett, R. és Grisham, C. (2010). Biokémia (4. kiadás). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Tanulás.
- Hardman, J., Robison, A., és Sutherland, E. (1971). Ciklikus nukleotidok. Éves áttekintés a Physiology-ban, 33, 311–336.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger Biokémiai alapelvek. Omega Editions (5. kiadás).
- Newton, RP és Smith, CJ (2004). Ciklikus nukleotidok. Phytochemistry, 65, 2423-2437.