- Struktur og egenskaper
- biosyntesen
- Roller i oksidativ og reduktiv metabolisme
- Funksjoner i genuttrykk
- Funksjoner i energimetabolisme
- Andre funksjoner
- Prebiotisk syntese
- Brukes som terapeutisk faktor og cellekultur
- referanser
Den adenin er Nukleobasen purin type funnet i ribonukleinsyrer (RNA) og deoksyribonukleinsyre (DNA) av levende organismer og virus. Noen av funksjonene til disse biopolymerene (RNA og DNA) er lagring, replikasjon, rekombinasjon og overføring av genetisk informasjon.
For å utgjøre nukleinsyrer danner først nitrogenatom 9 i adenin en glykosidbinding med det primære karbon 1 (C1 ') av ribose (av RNA) eller 2'-deoksyribose (av DNA). På denne måten danner adenin nukleosidet adenosin eller adenosin.
Kilde: Pepemonbu
For det andre danner hydroksylgruppen (-OH) på 5 "karbon av sukkeret (ribose eller 2'-deoksyribose), av adenosin, en esterbinding med en fosfatgruppe.
Avhengig av antall tilstedeværende fosfatgrupper i levende celler, kan det være adenosin-5'-monofosfat (AMP), adenosin-5'-difosfat (ADP) og adenosin-5'-trifosfat (ATP). Ekvivalenter som har 2′-deoksyribose finnes også. For eksempel deoksyadenosin-5′-monofosfat (dAMP), etc.
Struktur og egenskaper
Adenin, kalt 6-aminopurin, har den empiriske formel C 5 H 5 N 5 , og har en molekylvekt på 135,13 g / mol, som er renset som et blekgult fast stoff, med et kokepunkt på 360ºC.
Molekylet har en kjemisk struktur med dobbelt ring med konjugerte dobbeltbindinger, som er sammensmeltingen av en pyrimidin med en imidazolgruppe. På grunn av dette er adenin et flatt heterocyklisk molekyl.
Den har en relativ løselighet på 0,10 g / ml (ved 25 ºC), i sure og basiske vandige oppløsninger, med en pKa på 4,15 (ved 25 ºC).
Av samme grunn er det i stand til å bli oppdaget ved absorbans ved 263 nm (med en absorpsjonskoeffisient på E 1,2 mM = 13,2 M -1. Cm -1 i 1,0 M HCl), et område av det elektromagnetiske spekteret tilsvarende nær ultrafiolett.
biosyntesen
Purint nukleotidbiosyntese er identisk i praktisk talt alle levende ting. Det begynner med overføringen av en aminogruppe fra glutamin til underlaget 5-fosforibosyl-1-pyrofosfat (PRPP), og produserer 5-fosforibosylamin (PRA).
Dette er en reaksjon katalysert av glutamin-PRPP-transferase, et nøkkelenzym i reguleringen av denne metabolske banen.
Etter sekvensielle tilsetninger av aminosyrene glutamin, glycin, metenyl-folat, aspartat, N 10- formyl-folat til PRA, som inkluderer kondensasjoner og ringlukking, produseres inosin-5'-monofosfat (IMP), hvis heterocykliske enhet er hypoksantin (6-oksypurin).
Disse tilsetningene drives av hydrolyse av ATP til ADP og uorganisk fosfat (Pi). Deretter tilsettes en aminogruppe fra aspartat til IMP, i en reaksjon kombinert med hydrolyse av guanosin-trifosfat (GTP), for endelig å generere AMP.
Sistnevnte utøver kontroll av denne biosyntetiske banen gjennom negativ tilbakemelding, og virker på enzymene som katalyserer dannelsen av PRA og modifiseringen av IMP.
Som med nedbrytningen av andre nukleotider, gjennomgår den nitrogenholdige basen til adenosinnukleotider en prosess som kalles "resirkulering".
Gjenvinning består av overføring av en fosfatgruppe fra PRPP til adenin, og danner AMP og pyrofosfat (PPi). Det er et enkelt trinn katalysert av enzymet adenin fosforibosyltransferase.
Roller i oksidativ og reduktiv metabolisme
Adenin er en del av flere viktige molekyler i oksidativ metabolisme, som er følgende:
- Flavin adenindinukleotid (FAD / FADH 2 ) og nikotinamid adenindinukleotid (NAD + / NADH), som deltar i oksidasjonsreduksjonsreaksjoner ved å overføre hydridioner (: H - ).
- Koenzym A (CoA), som deltar i aktivering og overføring av acylgrupper.
Under oksidativ metabolisme fungerer NAD + som et elektronakseptorsubstrat (hydridioner) og danner NADH. Mens FAD er en kofaktor som tar imot elektroner og blir FADH 2 .
På den annen side danner adenin nikotinamid adenindinukleotidfosfat (NADP + / NADPH), som deltar i reduktiv metabolisme. For eksempel er NADPH et elektronisk donorsubstrat under lipids- og deoksyribonukleotidbiosyntese.
Adenin er en del av vitaminene. For eksempel er niacin forløper for NAD + og NADP + og riboflavin er forløperen for FAD.
Funksjoner i genuttrykk
Adenin er en del av S-adenosylmethionin (SAM), som er et metylradikal donor (CH 3 ) og deltar i den metylering av adenin og cytosinrestene i prokaryoter og eukaryoter.
I prokaryoter gir metylering sitt eget DNA-anerkjennelsessystem, og beskytter dermed DNAet fra sine egne restriktive enzymer.
I eukaryoter bestemmer metylering uttrykket av gener; det vil si at det fastslår hvilke gener som skal uttrykkes og hvilke som ikke skal. I tillegg kan adeninmetyleringer merke reparasjonssteder for skadet DNA.
Mange proteiner som binder seg til DNA, slik som transkripsjonsfaktorer, har aminosyre- rester glutamin og asparagin som danner hydrogenbindinger med de N- 7 -atomet av adenin.
Funksjoner i energimetabolisme
Adenin er en del av ATP, som er et høyenergimolekyl; det vil si at hydrolysen er eksergonisk, og Gibbs frie energi er en høy og negativ verdi (-7,0 Kcal / mol). I celler deltar ATP i mange reaksjoner som krever energi, for eksempel:
- Fremme endergonic kjemiske reaksjoner katalysert av enzymer som deltar i middels metabolisme og i anabolisme, gjennom dannelse av høyeenergi-mellomprodukter eller koblede reaksjoner.
- Fremme proteinbiosyntese i ribosomer ved å tillate forestring av aminosyrer med deres tilsvarende overførings-RNA (tRNA), for å danne aminoacyl-tRNA.
- Fremme bevegelse av kjemiske stoffer gjennom cellemembraner. Det er fire typer bærerproteiner: P, F, V og ABC. P-, F- og V-typene har ioner, og ABC-typen bærer underlag. For eksempel trenger Na + / K + ATPase , klasse P, en ATP for å pumpe to K + inn i cellen og tre Na + ut .
- Øk muskelsammentrekningen. Tilveiebringer energien som leder aktinfilament glid over myosin.
- Fremme atomtransport. Når beta-underenheten til den heterodimere reseptoren binder seg til ATP, samhandler den med komponenter i det nukleære porekomplekset.
Andre funksjoner
Adenosin fungerer som en ligand for reseptorproteiner som er til stede i nevroner og celler i tarmepitelet, der det fungerer som en ekstracellulær eller nevromodulator messenger, når det skjer endringer i cellulær energimetabolisme.
Adenin er til stede i kraftige antivirale midler som arabinosiladenin (araA), som er produsert av noen mikroorganismer. I tillegg er den til stede i puromycin, et antibiotikum som hemmer proteinbiosyntese og produseres av mikroorganismer av slekten Streptomyces.
I AMP fungerer det som et underlag for reaksjoner som genererer den andre messenger sykliske AMP (cAMP). Denne forbindelsen, produsert av enzymet adenylat cyclase, er essensiell i de fleste av de intracellulære signaleringskaskader, nødvendig for celleproliferasjon og overlevelse, så vel som betennelse og celledød.
Sulfat i fri tilstand er ikke reaktivt. Når den kommer inn i cellen, blir den konvertert til adenosin-5'-fosfosulfat (APS), og deretter til 3'-fosfoadenosin-5'-fosfosulfat (PAPS). Hos pattedyr er PAPS giver av sulfatgrupper og danner organiske sulfatestere slik som heparin og kondroitin.
Ved cysteinbiosyntese tjener S-adenosylmetionin (SAM) som en forløper for syntesen av S-adenosylhomocystein, som transformeres i flere trinn, katalysert av enzymer, til cystein.
Prebiotisk syntese
Eksperimentelt er det blitt vist at å holde hydrogencyanid (HCN) og ammoniakk (NH 3 ) innesluttet , under laboratoriebetingelser som ligner de som hersket på tidlig jorden, er adenin produsert i den resulterende blanding. Dette skjer uten behov for at noen levende celle eller cellulært materiale er til stede.
Prebiotiske forhold inkluderer fravær av fritt molekylært oksygen, en sterkt reduserende atmosfære, intens ultrafiolett stråling, store elektriske buer som de som genereres i stormer og høye temperaturer. Dette forutsetter at adenin var den viktigste og mest tallrike nitrogenbasen dannet under prebiotisk kjemi.
Dermed ville syntesen av adenin utgjøre et nøkkeltrinn som ville gjøre opprinnelsen til de første cellene mulig. Disse måtte ha en membran som dannet et lukket rom, som inne i ville være molekylene som kreves for å bygge de første biologiske polymerene som er nødvendige for selvutfoldelse.
Brukes som terapeutisk faktor og cellekultur
Adenin er, sammen med andre organiske og uorganiske kjemiske forbindelser, en viktig ingrediens i oppskriften som brukes i alle biokjemi, genetikk, molekylærbiologi og mikrobiologiske laboratorier i verden, for å dyrke celler som er levedyktige over tid.
Dette er fordi ville normale cellesorter kan oppdage og fange opp adenin fra omgivelsene og bruke det til å syntetisere sine egne adeninnukleosider.
Dette er en form for celleoverlevelse, som sparer interne ressurser ved å syntetisere mer komplekse biologiske molekyler fra enkle forstadier hentet utenfra.
I eksperimentelle modeller for kronisk nyresykdom har mus en mutasjon i adeninfosforibosyltransferasegenet som produserer et inaktivt enzym. Disse musene blir administrert kommersielle løsninger som inneholder adenin, natriumcitrat og glukose, intravenøst, for å fremme rask utvinning.
Denne behandlingen er basert på det faktum at PRPP, den opprinnelige metabolitten for purinbiosyntese, blir syntetisert fra ribose-5-fosfat gjennom pentosefosfatveien, hvis startmetabolitt er glukose-6-fosfat. Imidlertid er mange av disse løsningene ikke godkjent av internasjonale reguleringsorganer for bruk.
referanser
- Burnstock, G. 2014. Purines and Purinoceptors. Molekylærbiologisk oversikt. Referanser Moduler i biomedisinske vitenskaper. Word Wide Web-adresse: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801238-3.04741-3
- Claramount, D. et al. 2015. Dyremodeller av pediatrisk kronisk sykdom. Nefrologi, 35 (6): 517-22.
- Coade, S. og Pearson, J. 1989. Metabolisme av adeninnukleotider. Circulation Research, 65: 531-37
- Dawson, R. et al. 1986. Data for biokjemisk forskning. Clarendon Press, Oxford.
- DrougBank. 2019. Adenine Chemichal Sheet. Word Wide Web-adresse: https://www.drugbank.ca/drugs/DB00173
- Horton, R; Moran, L; Scrimgeour, G; Perry, M. og Rawn, D. 2008. Principles of Biochemistry. Fjerde utgave. Pearson Education.
- Knight, G. 2009. Purinergic Receptors. Encyclopedia of Neuroscience. 1245-1252. Word Wide Web-adresse: https://doi.org/10.1016/B978-008045046-9.00693-8
- Mathews, Van Holde, Ahern. 2001. Biokjemi. 3. utgave.
- Murgola, E. 2003. Adenine. Encyclopedia of Genetics. Word Wide Web-adresse: https://doi.org/10.1006/rwgn.2001.0008
- Murray, R; Granner, D; Mayes, P. And Rodwell, V. 2003. Harper's Illustrated Biochemistry. 26 th Edition. McGraw-Hill Companies.
- Nelson, DL & Cox, M. 1994. Lehninger. Prinsipper for biokjemi. Fjerde utgave. Ed Omega.
- Sigma-Aldrich. 2019. Adenine Chemical Sheet. Word Wide Web-adresse: https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/ga8626?lang=en