ה- GMP המחזורי , גואנוזין מונופוספט הידוע גם בשם מחזורי גואנוזין מונופוספט או גואנוזין 3 של ', 5'-מונופוספט הוא נוקלאוטיד המעורב בתהליכים רבים בתאים מחזוריים, במיוחד אלה הקשורים לאיתות ותקשורת בין תאית.
הוא תואר לראשונה לפני למעלה מ- 40 שנה, זמן קצר לאחר גילוי ה- AMP האנלוגי, המחזורי שלו, השונה ממנו מבחינת הבסיס החנקני, מכיוון שהוא אינו נוקליאוטיד של גואנין אלא של אדנין.
מבנה כימי של גואנוזין מונופוספט או GMP מחזורי (מקור: en: משתמש: Diberri באמצעות ויקימדיה Commons)
כמו נוקליאוטידים מחזוריים אחרים כמו AMP המחזורי הנ"ל או CTP מחזורי (מונופוספט מחזורי), מבנה ה- GMP המחזורי מכריע בשל תכונותיו הכימיות ופעילותו הביולוגית, בנוסף לכך שהוא יציב יותר ממקבילו.
נוקלאוטיד זה מיוצר על ידי אנזים המכונה guanylyl cyclase והוא מסוגל לירות על אשדודים של קינאזות תלויות GMP חלבון מחזורי, באופן דומה ל- AMP מחזורי.
זה תואר לא רק אצל יונקים, שהם בעלי חיים מורכבים ביותר, אלא גם בפרוקריוטות הפשוטות ביותר, הכלולים בממלכות eubacteria and archaea. נוכחותו בצמחים היא עדיין עניין של ויכוח, אך עדויות מצביעות על כך שהיא נעדרת באורגניזמים אלה.
היווצרות והשפלות
הריכוז התוך תאי של נוקליאוטידים גואניניים מחזוריים, כמו גם זה של אדנין, הוא נמוך ביותר, במיוחד בהשוואה לאנלוגים הלא מחזוריים שלהם שהם מונו-, די- או טריפוספטיים.
עם זאת, ניתן לשנות את הרמות של נוקלאוטיד זה באופן סלקטיבי בנוכחות גירויים הורמונליים מסוימים וגורמים אחרים שמתנהגים כמסרים ראשוניים.
חילוף החומרים של GMP מחזורי אינו תלוי בחלקו מהמטבוליזם של AMP מחזורי ושל נוקלאוטידים אנלוגיים אחרים. זה מופק מ- GTP על ידי מערכת אנזימים המכונה guanylyl cyclase או guanylate cyclase, שהיא אנזים מסיס חלקית ברוב הרקמות.
אנזימי ציקלאז גואנלאט אחראים ל"מחזור "של קבוצת הפוספט במצב 5 'של שאריות הסוכר (ריבוז), וגורם לכריכה של אותו פוספט לשתי קבוצות OH שונות באותה מולקולה.
אנזים זה נמצא בשפע מאוד במעי הדק ובריאותיהם של יונקים והמקור הפעיל ביותר נמצא בזרע של מין קיפוד ים. בכל האורגניזמים שנחקרו, זה תלוי ביוני מנגן דו-ערכיים, המבדיל אותו ממחזורי אדנילט, התלויים במגנזיום או באבץ.
השפלה של GMP מחזורי מתווכת על ידי פוספודיאסטראזים נוקליאוטידיים מחזוריים שלא נראים ספציפיים, מכיוון שהוכח כי אותם אנזימים מסוגלים להשתמש הן ב- AMP מחזורי והן ב- GMP מחזורי כמצעים הידרוליזים.
שני התהליכים, היווצרות והשפלות, נשלטים בקפידה תוך תאית.
מִבְנֶה
המבנה של GMP מחזורי אינו שונה באופן משמעותי מזה של נוקליאוטידים מחזוריים אחרים. כשמו כן הוא (לגואנוזין 3 ', 5'-מונופוספט) יש קבוצת פוספט המחוברת לחמצן בפחמן במצב 5' של סוכר ריבוז.
סוכר ריבוז אמר זה קשור באותו זמן לבסיס החנקן של טבעת הגואנין ההטרוציקלית באמצעות קשר גליקוזידי עם הפחמן במצב 1 'של ריבוז.
קבוצת הפוספט המחוברת לאטום החמצן במיקום 5 'של ריבוז מועברת באמצעות קשר פוספודיאסטר, המתרחש בין אותה קבוצת פוספט לחמצן של הפחמן במצב 3' של ריבוז, ובכך נוצר פוספט 3'-5'- "טרנס-פיוז'ן" (3'-5'- טרוספוז-פוזיט).
האיחוי של קבוצת הפוספטים או "המחזור" שלה גורם לעלייה בנוקשות המולקולה, מכיוון שהיא מגבילה את הסיבוב החופשי של הקשרים בטבעת הפוראן של ריבוז.
כפי שנכון גם ל- AMP מחזורי, הקשר הגליקוזידתי בין טבעת הגואנין לריבוז וחופש הסיבוב שלו הם פרמטרים מבניים חשובים להכרה ספציפית של GMP מחזורי.
מאפיינים
שלא כמו הפונקציות הרבות והמגוונות שיש לנוקלאוטידים מחזוריים אנלוגיים אחרים כמו AMP מחזורי, הפונקציה של GMP מחזורי מוגבלת מעט יותר:
1-משתתף בתהליכי איתות בתגובה לגירוי קל של פיגמנטים חזותיים. ריכוזו משתנה עקב הפעלת חלבון G התופס את גירוי האור ומתקשר עם פוספודיאסטרז מחזורי תלוי ב- GMP.
שינויים ברמות נוקלאוטיד זה משנים את חדירות הממברנה של תאי העין בצורת מוט אל יוני נתרן, וגורמים לשינויים אחרים המסיימים את העברת הגירוי לעצב הראיה.
2-יש לו פונקציות במחזור התכווצות ורגיעה של שריר חלק בתגובה לתחמוצת החנקן ותרכובות כימיות אחרות בעלות אופי שונה.
3-עלייה בריכוזו כתוצאה מהתגובה לפפטידים natriuretic קשורה לוויסות התנועה של נתרן ויוני מים דרך ממברנות התא.
4 - בחלק מהאורגניזמים, GMP מחזורי יכול להתמודד עם AMP מחזורי על נוקלאוטידים פוספודיאסטרז מחזורי, ותוספת של GMP מחזורי יכולה לתרום לעלייה בריכוז ה- AMP המחזורי על ידי הפחתת השפלה שלו.
5-חיידקים כמו E. coli מעלים את רמות ה- GMP המחזורית שלהם כאשר הם נחשפים למושכי כימו, מה שמצביע על כך שנוקלאוטיד זה מעורב בתהליכי איתות בתגובה לגירויים כימיים אלה.
6 - נקבע כי ל- GMP מחזורי יש השלכות חשובות גם על תהליכי זרימת דם וזיקפה אצל יונקים.
7-הרבה תעלות יון מגודרות (סידן ונתרן) מווסתות על ידי ליגנדים תאיים המשתמשים בפרט GMP מחזורי.
הפניות
- בוצפורד, JL (1981). נוקלאוטידים מחזוריים בפרוקריוטות. ביקורות מיקרוביולוגיות, 45 (4), 620–642.
- גארט, ר 'וגרישם, סי (2010). ביוכימיה (מהדורה רביעית). בוסטון, ארה"ב: ברוקס / קול. לימוד CENGAGE.
- Hardman, J., Robison, A., and Sutherland, E. (1971). נוקליאוטידים מחזוריים. ביקורות שנתיות בפיזיולוגיה, 33, 311–336.
- נלסון, DL ו- Cox, MM (2009). עקרונות לינגינגר של ביוכימיה. מהדורות אומגה (מהדורה חמישית).
- ניוטון, RP ו- Smith, CJ (2004). נוקליאוטידים מחזוריים. פיטוכימיה, 65, 2423-2437.