Deoxythymidine

Deoxythymidine הוא השם הנפוץ יותר של 1- (2-deoxy-ß-D-ribofuranosyl) -5-methyluracil. גם השם תמידין נפוץ. Deoxythymidine הוא חלק חשוב ב- DNA (חומצה deoxyribonucleic).

מה זה deoxythymidine?

Deoxythymidine הוא נוקלאוזיד עם הנוסחה המולקולרית C10H14N2O5. נוקלאוזיד הוא מולקולה המורכבת ממה שנקרא נוקלאובאז ומונוסכריד, הפנטוזה.

Deoxythymidine היה אחד מאבני הבניין הראשונות של ה- DNA שהתגלה. זו הסיבה ש- DNA נקראה בתחילה גם חומצה תימידילית. רק מאוחר יותר הוא שונה שם לחומצה deoxyribonucleic. תמידין הוא לא רק גרעין של DNA, אלא גם נוקלאוזיד של tRNA. ה- tRNA הוא ה- RNA העברה.

מנקודת מבט כימית, deoxythymidine מורכב מתימין הבסיס והמונוקסכריד deoxyribose. שתי מערכות הטבעת מקושרות על ידי קשר N-glycosidic. כך הבסיס יכול להסתובב בחופשיות במולקולה. כמו כל גרעיני הפירימידין, גם deoxythymidine יציב בחומציות.

פונקציה, אפקט ומשימות

Deoxythymidine הוא נוקלאוזיד הנוצר מתמין ודוקסיריבוזה. זהו שילוב של בסיס גרעיני (תימין) לבין פנטוזה (deoxyribose). חיבור זה מהווה את אבן הבניין הבסיסית של חומצות הגרעין.

חומצה גרעין היא מה שמכונה הטרופולימר. זה מורכב מכמה נוקלאוטידים המחוברים זה לזה באמצעות אסטרים פוספטיים. באמצעות התהליך הכימי של זרחן, נוקלאוזידים בנויים לנוקלאוטידים. במהלך זרחן, קבוצות של פוספטים או פירופוספטים מועברות למולקולת מטרה, במקרה זה לנוקליאוטידים. נוקלאוזיד deoxythymidine שייך לבסיס האורגני (nucleobase) תמין. בצורה זו, deoxythymidine מתפקד כאבן הבניין הבסיסית של ה- DNA. DNA הוא מולקולה גדולה העשירה מאוד בזרחן וחנקן. זה משמש כמוביל של מידע גנטי.

ה- DNA מורכב משני גדילים יחידים. אלה רצים לכיוונים מנוגדים. צורתם של גדילים אלה מזכירה סולם חבלים, מה שאומר שהגדולים האישיים מחוברים על ידי סוג של סטיבים. הכוסות הללו נוצרות משניים מהבסיסים האורגניים כל אחד. בנוסף לתימין, ישנם גם הבסיסים אדנין, ציטוזין וגואנין. תימין נקשר תמיד לאדנין. בין שני הבסיסים נוצרים שני קשרי מימן. ה- DNA ממוקם בגרעיני התאים של תאי הגוף.

המשימה של ה- DNA וכך גם המשימה של deoxythymidine היא לאחסן מידע גנטי. בנוסף, הוא מקודד את הביוסינתזה של החלבון ובכך במידה מסוימת את "התכנון" של הישות החיה המתאימה. כל התהליכים בגוף מושפעים מכך. הפרעות בתוך ה- DNA גורמות אפוא גם להפרעות חמורות בגוף.

חינוך, התרחשות, תכונות וערכים מיטביים

בעיקרון, deoxythymidine מורכב רק מפחמן, מימן, חנקן וחמצן. הגוף יוכל גם לסנתז את נוקלאוזידים בעצמו.

עם זאת, הסינתזה מורכבת למדי וגורמת זמן רב מאוד, כך שרק חלק מהדהוקסיתימידין מיוצר בדרך זו. על מנת לחסוך באנרגיה הגוף מפעיל מעין מיחזור ומשתמש במסלול ההצלה שנקרא. פורינים נוצרים כאשר פירוק חומצות גרעין. באמצעות תהליכים כימיים שונים, ניתן להשיג נוקליאוטידים וכך גם נוקלאוזידים מבסיסי פורין אלה.

מחלות והפרעות

פגיעה בדאוקסיתימידין עלולה להוביל לנזק ב- DNA. הגורמים האפשריים לפגיעה ב- DNA הם תהליכים מטבוליים לקויים, חומרים כימיים או קרינה מייננת. הקרינה המייננת כוללת, למשל, קרינת UV. מחלה אחת שבה ל- DNA תפקיד חשוב היא סרטן.

עשרות מיליוני תאים מתרבים בגוף האדם מדי יום. לצורך רבייה חלקה חשוב שה- DNA לא יפגע, שלם וחף מפגמים. רק בדרך זו ניתן להעביר את כל המידע הגנטי הרלוונטי לתאי הבת.גורמים כמו קרינת UV, כימיקלים, רדיקלים חופשיים או קרינה בעלת אנרגיה גבוהה לא יכולים רק לפגוע ברקמת תאים, אלא גם לגרום לשגיאות בכפילות ה- DNA במהלך חלוקת התאים. כתוצאה מכך, המידע הגנטי מכיל מידע שגוי. בדרך כלל לתאים יש מנגנון תיקון. בדרך זו ניתן למעשה לתקן נזקים קלים בגנום.

עם זאת, יכול לקרות שהנזק מועבר לתאי הבת. אחד מדבר כאן על מוטציות באיפור הגנטי. אם יש יותר מדי מוטציות ב- DNA, תאים בריאים בדרך כלל יוזמים מוות תאים מתוכנת (אפופטוזיס) ומשמידים את עצמם. זאת בכדי למנוע את התפשטות הנזק הגנטי. מוות תאים יוזם על ידי משדרי איתות שונים. נראה כי הפגיעה במעברי האות הללו ממלאת תפקיד חשוב בהתפתחות סרטן. אם הם לא מגיבים, התאים לא הורסים זה את זה והנזק ל- DNA מועבר מדור תאים לדור תאים.

נראה כי תימין וכך גם deoxythymidine חשובים במיוחד בעיבוד קרינת UV. כאמור, קרינת UV יכולה להוביל למוטציות DNA. נזק ל- CPD נפוץ במיוחד בגלל קרינת UV. בנזק CPD אלה, שני אבני בניין תימין לרוב משתלבים ליצירת דימר כביכול ויוצרים יחידה מוצקה. כתוצאה מכך, כבר לא ניתן לקרוא את ה- DNA בצורה נכונה וזה מוביל למוות בתאים או, במקרה הגרוע ביותר, לסרטן העור.

תהליך זה הושלם רק פיקו-שניה לאחר שקרני ה- UV נקלטו. אולם לשם כך, על בסיס התימין להיות מסודר. מכיוון שלא לעתים קרובות זה המקרה, הנזק שנגרם כתוצאה מקרינת UV עדיין מוגבל. עם זאת, אם החומר הגנטי מעוות בצורה כזו שיותר תימינים נמצאים בסידור הנכון, יש גם היווצרות מוגברת של דימרים וכך נזק גדול יותר בתוך ה- DNA.