Det sykliske GMP , guanosinmonofosfat, også kjent som syklisk guanosinmonofosfat eller guanosin 3 av ', 5'-monofosfat, er et nukleotid som er involvert i en rekke prosesser syklisk celle, spesielt relatert signalering og intercellulær kommunikasjon.
Det ble beskrevet for første gang for mer enn 40 år siden, kort tid etter oppdagelsen av dens analoge, sykliske AMP, som skiller seg fra den når det gjelder den nitrogenholdige basen, siden det ikke er et nukleotid av guanin men av adenin.
Kjemisk struktur av syklisk guanosinmonofosfat eller GMP (Kilde: en: Bruker: Diberri via Wikimedia Commons)
I likhet med andre sykliske nukleotider som nevnte sykliske AMP eller sykliske CTP (syklisk cytidinmonofosfat), er strukturen til syklisk GMP avgjørende for dens kjemiske egenskaper og biologiske aktivitet, i tillegg til at den er mer stabil enn sin motpart.
Dette nukleotidet er produsert av et enzym kjent som guanylyl cyclase og er i stand til å skyte signalering av kaskader av syklisk avhengige GMP-proteinkinaser, på en lignende måte som syklisk AMP.
Det er beskrevet ikke bare hos pattedyr, som er svært komplekse dyr, men også i de enkleste prokaryoter, inkludert i kongedømmene eubakterier og archaea. Dens tilstedeværelse i planter er fortsatt et spørsmål om debatt, men bevis tyder på at det er fraværende i disse organismer.
Dannelse og nedbrytning
Den intracellulære konsentrasjonen av de sykliske guaninnukleotidene, så vel som den for adenin, er ekstremt lav, spesielt sammenlignet med deres ikke-sykliske analoger som er mono-, di- eller trifosfaterte.
Imidlertid kan nivåene av dette nukleotid selektivt endres i nærvær av visse hormonelle stimuli og andre faktorer som oppfører seg som primære budbringere.
Metabolismen av syklisk GMP er delvis uavhengig av metabolismen til syklisk AMP og andre analoge nukleotider. Dette er produsert fra GTP av et enzymsystem kjent som guanylyl cyclase eller guanylate cyclase, som er et delvis løselig enzym i de fleste vev.
Guanylat-syklaseenzymer er ansvarlige for "syklisering" av fosfatgruppen i posisjon 5 'til sukkerresten (ribose), noe som forårsaker binding av det samme fosfatet til to forskjellige OH-grupper i det samme molekylet.
Dette enzymet er veldig rikelig i tynntarmen og lungene hos pattedyr, og den mest aktive kilden finnes i sædcellene til en art av kråkeboller. I alle organismer som er studert, avhenger det av divalente manganioner, som skiller det fra adenylatcyklaser, som er avhengig av magnesium eller sink.
Syklisk GMP-nedbrytning formidles av sykliske nukleotidfosfodiesteraser som ikke ser ut til å være spesifikke, siden det har vist seg at de samme enzymer er i stand til å bruke både sykliske AMP og sykliske GMP som hydrolyserbare underlag.
Begge prosesser, dannelse og nedbrytning, kontrolleres nøye intracellulært.
Struktur
Strukturen til syklisk GMP er ikke vesentlig forskjellig fra strukturen til andre sykliske nukleotider. Som navnet tilsier (guanosin 3 ', 5'-monofosfat) har en fosfatgruppe festet til oksygen ved karbonet i 5'-stillingen til et ribosesukker.
Nevnte ribosesukker er samtidig knyttet til nitrogenbasen i den heterocykliske guaninringen ved hjelp av en glykosidbinding med karbonet i 1'-stillingen til ribose.
Fosfatgruppen som er festet til oksygenatomet i 5'-stillingen til ribose blir smeltet sammen gjennom en fosfodiesterbinding, som oppstår mellom den samme fosfatgruppen og oksygenet til karbonet i 3'-stillingen til ribose, og danner således et 3'-5'- "trans-fused" fosfat (3'-5'-trans-fused fosfat).
Fusjonen av fosfatgruppen eller dens "syklisering" forårsaker en økning i stivheten til molekylet, siden det begrenser den frie rotasjonen av bindingene i furanringen av ribose.
Som det også er tilfelle for syklisk AMP, er den glykosidiske bindingen mellom guaninringen og ribosen og dens rotasjonsfrihet viktige strukturelle parametere for den spesifikke gjenkjennelsen av syklisk GMP.
Egenskaper
I motsetning til de mange og svært varierte funksjonene som andre analoge sykliske nukleotider som syklisk AMP har, er funksjonen til syklisk GMP litt mer begrenset:
1-Deltar i signaliseringsprosesser som respons på lysstimulering av visuelle pigmenter. Konsentrasjonen er endret på grunn av aktiveringen av et G-protein som oppfatter lysstimuleringen og samhandler med en GMP-avhengig syklisk fosfodiesterase.
Endringer i nivåene av dette nukleotidet endrer permeabiliteten til membranen til de stavformede okulære celler til natriumioner, noe som forårsaker andre endringer som avslutter overføringen av stimulansen til synsnerven.
2-Det har funksjoner i muskelkontraksjon og avslapningssyklus av glatt muskel som respons på nitrogenoksid og andre kjemiske forbindelser av forskjellig art.
3-En økning i konsentrasjonen på grunn av responsen på natriuretiske peptider er relatert til reguleringen av bevegelsen av natrium- og vannioner gjennom cellemembranene.
4-I noen organismer kan syklisk GMP konkurrere med syklisk AMP for syklisk nukleotidfosfodiesterase, og tilsetningen av syklisk GMP kan bidra til en økning i konsentrasjonen av syklisk AMP ved å redusere nedbrytningen.
5-bakterier som E. coli øker nivåene av syklisk GMP når de utsettes for kjemo-attraktanter, noe som indikerer at dette nukleotidet er involvert i signaliseringsprosesser som svar på disse kjemiske stimuli.
6-Det har blitt bestemt at syklisk GMP også har viktige implikasjoner i vasodilatasjons- og ereksjonsprosesser hos pattedyr.
7-Mange gateionkanaler (kalsium og natrium) reguleres av intracellulære ligander som spesifikt bruker syklisk GMP.
referanser
- Botsford, JL (1981). Sykliske nukleotider i prokaryoter. Microbiologic Reviews, 45 (4), 620–642.
- Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biokjemi (4. utg.). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Læring.
- Hardman, J., Robison, A., & Sutherland, E. (1971). Sykliske nukleotider. Årlige anmeldelser i fysiologi, 33, 311–336.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger prinsipper for biokjemi. Omega Editions (5. utg.).
- Newton, RP, & Smith, CJ (2004). Sykliske nukleotider. Fytokjemi, 65, 2423-2437.