אדנוזין guanosine או אדנוזין guanosine (GTP) הוא אחד נוקלאוטידים רבים המסוגלים לאחסן אנרגיה חופשית פוספט שמיש בקלות על תפקודים ביולוגיים מרובים.
שלא כמו נוקליאוטידים פוספטים אחרים הקשורים, המספקים בדרך כלל את האנרגיה הדרושה לביצוע מגוון רחב של תהליכים בהקשרים סלולריים שונים, ישנם מחברים שהראו כי נוקלאוטידים כמו GTP, UTP (uridine triphosphate) ו- CTP (cytidine triphosphate) מספקים אנרגיה בעיקר ב תהליכים אנבוליים.
מבנה כימי של גוונוסין טריפוספט או GTP (מקור: מחזור, באמצעות ויקימדיה Commons)
במובן זה, אטקינסון (1977) מציע כי ל- GTP יש פונקציות הכרוכות בהפעלת תהליכים אנבוליים רבים באמצעות מנגנונים שונים, אשר הוכחו הן במערכות חוץ גופיות והן במערכות vivo.
האנרגיה הכלולה בקשרים שלה, בעיקר בין קבוצות פוספטים, משמשת להנעה של תהליכים סלולריים מעורבים במיוחד בסינתזה. דוגמאות לכך הן סינתזת חלבון, שכפול DNA ותעתיק RNA, סינתזת מיקרו-צינוריות וכו '.
מִבְנֶה
כפי שנכון לגבי גרעיני אדנין (ATP, ADP ו- AMP), ל- GTP שלושה אלמנטים שאין עליהם עוררין כמבנה הבסיסי שלהם:
טבעת גואנין הטרוציקלית (פורין)
-סוכר בסיס חמישה פחמן, ריבוז (טבעת פוראן) ו
שלוש קבוצות פוספט מצורפות
קבוצת הפוספט הראשונה של GTP מחוברת לפחמן 5 'של סוכר הריבוזה ושאריות הגוונין מחוברת למולקולה זו דרך הפחמן 1' של טבעת הריבופורנוזה.
במונחים ביוכימיים, מולקולה זו היא גואנוזין 5'-טריפוספט, המתואר טוב יותר כטריפוספט פורין או, עם שמו הכימי, 9-ß-D-ribofuranosylguanine-5'-Triphosphate.
סִינתֶזָה
ניתן לסנתז את ה- GTP דה נובו באיקריוטים רבים מחומצה איננוסינית (אינוזין 5'-מונופוספט, IMP), אחד מהריבונוקלאוטידים המשמשים לסינתזה של פורין, שהם אחד משני סוגים של בסיסים חנקניים מהם DNA ומולקולות אחרות מורכבות.
תרכובת זו, חומצה אינוזינאית, היא נקודת ענף חשובה לא רק לסינתזה של פורינים, אלא גם לסינתזה של נוקלאוטידים פוספט ATP ו- GTP.
הסינתזה של נוקלאוטידים של גואנוזין פוספט (GMP, GDP ו- GTP: guanosine mono-, di- ו- triphosphate, בהתאמה) מתחילה בהידרוקסילציה NAD + תלויה של טבעת הפורין של IMP, ויוצרת את תרכובת הביניים xanthosine monophosphate (XMP). .
תגובה זו מנותזת על ידי אנזים המכונה IMP dehydrogenase, המווסת בצורה אלסטרואלית על ידי GMP.
לאחר מכן מועברת קבוצת אמיד ל- XMP המיוצר כך (תגובה גלוטמין ותגובה של ATP) באמצעות פעולת האנזים XMP aminase, שם מייצרת מולקולה של גואנוזין מונופוספט או GMP.
מכיוון שהנוקליאוטידים הפעילים ביותר הם, באופן כללי, נוקליאוטידים טריפוספטים, ישנם אנזימים האחראים להעברת קבוצות פוספט למולקולות GMP הנוצרות בדרך שתוארה זה עתה.
אנזימים אלה הם קינאזות (קינאזות) תלויי ATP ספציפיות, המכונות קינאזות גווניאט ודיפוספוקינאזים נוקלאוזידים.
בתגובה המנותזת על ידי ציקלוסים גואנילט, ATP משמש כתורם פוספטים להמרה של GMP לתמ"ג ו- ATP:
GMP + ATP → תוצר + ADP
לאחר מכן משמשים נוקליאוטיד גואנין דיפוספט (תוצר) כמצע למצע לדיפוספוקינאז נוקלאוזיד, שמשמש גם ב- ATP כתורם פוספטים להמרת התמ"ג ל- GTP:
התמ"ג + ATP → GTP + ADP
סינתזה בדרכים אחרות
ישנם מסלולי מטבוליזם תאיים רבים המסוגלים לייצר GTP מלבד המסלול הביוסינתטי דה נובו. אלה בדרך כלל עושים זאת באמצעות העברת קבוצות פוספטים, שמקורם במקורות שונים, לעבר מבשרי ה- GMP והתמ"ג.
מאפיינים
ל- GTP, כזרחן נוקלאוטיד המקביל ל- ATP, יש אינספור פונקציות ברמה התאית:
-משתתף בגידול של צינורות מיקרו, שהם צינורות חלולים המורכבים מחלבון המכונה "טובולין", אשר לפולימרים שלהם יכולת הידרוליזה של GTP, החיוני להארכתו או לצמיחתו.
זה גורם חיוני לחלבוני G או חלבונים המחייבים GTP, המתפקדים כמתווכים בתהליכי הולכת אות שונים הקשורים, בתורם, ל- AMP מחזורי ומערכי האיתות שלו.
תהליכי איתות אלה גורמים לתקשורת של התא עם סביבתו ושל האברונים הפנימיים שלו זה עם זה, וחשובים במיוחד לביצוע ההוראות המקודדות בהורמונים וגורמים חשובים אחרים אצל יונקים.
דוגמה למסלולי איתות אלה בעלי חשיבות רבה לתא היא ויסות האנזים אדנילט ציקלאז באמצעות האינטראקציה שלו עם חלבון G.
מאפיינים
ל- GTP פונקציות רבות שהודגמו באמצעות ניסויים חוץ גופיים במערכות "ללא תאים". מניסויים אלה ניתן היה להדגים שהוא משתתף באופן פעיל ב:
- סינתזת חלבונים באיקריוטים (הן לצורך התחלה והארכה של פפטידים)
- גירוי של גליקוזילציה חלבונית
-הסינתזה של RNA ריבוזומלי בפרוקריוטים ואוקריוטים
-סינתזה של פוספוליפידים, במיוחד במהלך הסינתזה של דיאקולגלצירול
פונקציות מסוימות
ניסויים אחרים, אך במערכות סלולריות או vivo הוכיחו את השתתפותו של GTP בתהליכים כמו:
גירוש והפעלת נבגים של סוגים שונים של מיקרואורגניזמים, פרוקריוטים ואוקריוטות
-סינתזה של RNA ריבוזומלי באיקריוטות
-בין השאר.
כמו כן הוצע כי התקדמות אונקוגנית מתאים נורמליים לתאים סרטניים כרוכה באובדן שליטה על צמיחת תאים ושגשוגם, בהם משתתפים הרבה חלבונים הקשורים ל- GTP וחלבונים קינאניים בעלי פעילות תלויה GTP ספציפית.
ל- GTP יש גם השפעות מעוררות על יבוא חלבונים למטריצה המיטוכונדרית, שקשורה ישירות להידרוליזה שלה (יותר מ- 90% מחלבוני המיטוכונדריה מסונתזות על ידי ריבוזומים בציטוזול).
הפניות
- אלברטס, ב., דניס, ב., הופקין, ק., ג'ונסון, א., לואיס, ג'., רף, מ., … וולטר, פ. (2004). ביולוגיה תאי חיונית. אבינגדון: גרלנד מדע, טיילור ופרנסיס.
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). ביוכימיה (מהדורה שלישית). סן פרנסיסקו, קליפורניה: פירסון.
- פאל, מ '(1985). GTP: רגולטור מרכזי לאנבוליזם סלולרי. בספר B. Horecker ו- E. Stadtman (Eds.), נושאים אקטואליים בויסות הסלולר (כרך 25, עמ '183). עיתונות אקדמית בע"מ
- ראון, ג'יי.די (1998). בִּיוֹכִימִיָה. ברלינגטון, מסצ'וסטס: הוצאת ניל פטרסון.
- Sepuri, NB V, Schu, N., & Pain, D. (1998). הידרוליזה של GTP חיונית לייבוא חלבונים למטריקס המיטוכונדריאלי. כתב העת לכימיה ביולוגית, 273 (3), 1420–1424.