גואנוסין

גואנוסין הוא הנוקלאוזיד של גואנין בסיס הפורין ונוצר על ידי תוספת של ריבוז הסוכר הפשוט. אם מוסיפים deoxyribose ולא ribose, זה deoxyguanosine.

גואנוזין הוא חלק מהליקות וההודעות הכפולות של ה- RNA. הדאוקסיגואנוזין האנלוגי הוא חלק מ- DNA. כגואנוזין טריפוספט (GTP) עם שלוש קבוצות פוספט צמודות, גואנוזין הוא מאגר אנרגיה חשוב ותורם של קבוצות פוספטים בתוך מחזור הציטראט במיטוכונדריה של התאים.

מהו גואנוזין?

גואנוזין הוא גרעין הגואנין של בסיס הפורין. זה נוצר על ידי תוספת של קבוצת ריבוז דרך קשר N-glycosidic. במקרה של הדאוקסיגואנוזין האנלוגי, הפנטוזה המצורפת מורכבת מקבוצת deoxyribose.

גואנוזין ודאוקסיגואנוזין הם רכיבים של הסיבוכים הבודדים והכפולים של RNA ו- DNA. הבסיס המשלים יוצר את ציטוזין בסיס הפירימידין או את נוקלאוזיד שלו ציטדין ודאוקסיציטין, שאליו קשורה הגואנוזין כזוג בסיס עם קשר מימן משולש. עם קבוצות פוספט המחוברות בנוסף, גואנוזין מהווה חלק פונקציונאלי חשוב מה שנקרא מחזור חומצת לימון בתוך שרשרת הנשימה כגואנוזין דיפוספט (תוצר) וכגואנוזין טריפוספט (GTP).

זוהי שרשרת של תהליכים מבוקרים קטליטית בתוך חילוף החומרים האנרגטי המתרחש במיטוכונדריה של התאים. GTP משמש כחנות אנרגיה ותורמת קבוצת פוספטים. תחת פעולה של אנזים מסוים, ניתן להמיר GTP למונופוספט גואנוזין מחזורי על ידי פיצול שתי קבוצות פוספט, שיש להן תפקיד מיוחד בהעברת האותות בתא. בצורה מעט שונה, ה- GTP לוקח על עצמו את משימות ההובלה של מה שמכונה Ran-GTP לצורך הובלת חומרים נחוצים בין גרעין התא לציטוזול, תוך שהוא מתגבר על קרום התא.

פונקציה, אפקט ומשימות

הסיבוכים הכפולים והיחידים של החומר הגנטי ה- DNA וה- RNA מורכבים משרשרת של ארבעה נוקלאובאזים שונים בלבד, מתוכם בסיסי הגואנין והאדנין מבוססים על שלד הפורין המורכב מטבעת חמש ושישה חברים.

שני הבסיסים ציטוזין ותימין מגלמים בסיסי פירימידין עם טבעת ארומטית בעלת שישה חברים. יש לראות את האוראציל של נוקלאובאז כחריג, שהוא כמעט זהה לתימין ותופס את מקומו של התימין ב- RNA. עם זאת, השרשראות הארוכות של המסוקים אינן מורכבות מחומצות גרעין ללא שינוי, אלא מהנוקלאוטידים שלהן. הנוקלאובאזים מומרים לרבוזות או לדוקסיריבוזות על ידי תוספת של קבוצת ריבוז (RNA) או קבוצת deoxyribose (DNA), והנוקלאוטיד המקביל הופך על ידי תוספת של קבוצת פוספט אחת או יותר. במקרה של גואנין, מדובר בגנוזין מונופוספט או מונופוספט deoxyguanosine המשולבים כחוליה בסליליות ארוכות השרשרת של RNA ו- DNA.

כמרכיב ב- DNA ו- RNA, לגואנוזין - כמו שאר הנוקלאוטידים - אין תפקיד פעיל, אלא מקודד במקום זאת את החלבונים המקבילים המסונתזים בתא באמצעות עותקים של גדיל ה- DNA. לגואנוזין תפקיד פעיל בצורה של GTP ותמ"ג במחזור חומצות לימון בתוך שרשרת הנשימה כתורם לקבוצת פוספטים. בצורה שהשתנה של גואנוזין מונופוספט, הנוקלאוטיד מקבל גם תפקיד פעיל ומשמש כחומר שליח להעברת אותות תאיים, וזה חשוב במיוחד לתהליכים אנבוליים בסינתזת חלבון. בצורה של Ran-GTP, הנוקלאוטיד משמש ככלי תובלה מיוחד להובלת חומרים מגרעין התא דרך הממברנה הגרעינית אל הציטוזול.

חינוך, התרחשות, תכונות וערכים מיטביים

הנוסחה הכימית של גואנוזין היא C10H13N5O5 ומראה כי הנוקלאוזיד מורכב אך ורק מפחמן, מימן, חנקן וחמצן. מדובר במולקולות הקיימות בכמויות כמעט בלתי מוגבלות על פני כדור הארץ. יסודות קורט נדירים או מינרלים אינם חלק מגואנוזין.

גואנוזין מופיע - לרוב בצורה של נוקלאוטיד עם אותו שם - עם כמה חריגים בודדים בכל התאים האנושיים כמרכיב של DNA ו- RNA וכן במיטוכונדריה ובציטוזול של התאים. הגוף מסוגל לסנתז את הגואנוזין בתוך חילוף החומרים של הפורין בתהליך מורכב מאוד. עם זאת, עדיף מיצוי גואנוזין בתהליך מסלול ההצלה. תרכובות בעלות ערך גבוה יותר המכילות נוקלאובאזים או נוקליאוטידים מבוטלות באופן אנזימטי וקטליטי כך שניתן למחזר נוקלאוזידים כמו גואנוזין.

עבור הגוף יש לזה יתרון שתהליכי פירוק ביוכימיים מורכבים פחות ולכן פחות נוטים לטעויות וכי פחות אנרגיה, כלומר פחות צריכת ATP ופחות צריכת GTP, מתרחשת. המורכבות והמהירות בה מעורבים גואנוזין והמונו-, הדי- והטריפוספטים בתגובות קטליטיות אינם מאפשרים שום הצהרה ישירה על ריכוז אופטימלי בסרום הדם.

מחלות והפרעות

התהליכים המטבוליים המרובים בהם מעורב הגואנוזין יחד עם נוקלאוזידים אחרים ובמיוחד בצורה זרחנית כנוקלאוטיד משמעו כי הפרעות תפקודיות יכולות להופיע בנקודות מסוימות בחילוף החומרים.

מעל לכל, מדובר בפגמים גנטיים שיכולים להוביל לכך שאנזימים מסוימים אינם קיימים או שהמעשה הביו-אקטיבי שלהם נעצר. פגם גנטי ידוע שקשור ל- X מוביל לתסמונת Lesch-Nyhan. התסמונת גורמת לתקלה במסלול ההצלה של חילוף החומרים של הפורין, כך שהגוף צריך ללכת יותר ויותר בדרך האנאבולית של סינתזה חדשה. הפגם הגנטי, שיכול לעבור בירושה בצורה רצסיבית, מוביל לתפקוד לקוי של ההיפוקסנטין גואנין פוספוריבוסיל טרנספרז (HGPRT).

למרות הגברת הסינתזה החדשה, קיים חסר בגואנוזין ובנגזרותיו הביו-אקטיביות. זה קשור לייצור מוגזם של חומצת שתן הגורם לתסמינים נלווים כמו היווצרות אבנים בדרכי השתן והכליות. רמת חומצת השתן המוגדלת לצמיתות יכולה להוביל לירידה של גבישים של חומצת שתן ברקמה ולגרום להתקפי גאוט כואבים. ההפרעות הנוירולוגיות, כולל הנטייה להשחתה עצמית, חמורות עוד יותר.