Pseudouridine

בְּ Pseudouridine זהו נוקלאוזיד שהוא אבן בניין של RNA. ככאלה, זה בעיקר מרכיב של העברת RNA (tRNA) ומעורב בתרגום.

מה זה פסאודורידין?

Pseudouridine הוא חומר בסיסי של tRNA ומורכב משני מרכיבים: ה- nucleobase uracil והסוכר β-D-ribofuranose. גם הביולוגיה קוראת לזה פס-uridine ומקצר אותו עם האות היוונית Psi (Ψ) מ.

Pseudouridine הוא איזומרום של האורדין נוקלאוזיד: יש לו מסה מולקולרית זהה לאורידין והוא מורכב מאותם אבני בניין בדיוק. ההבדל היחיד בין פסאודורידין לאורידין הוא המבנה התלת ממדי השונה שלהם. ההבדל המרחבי בין שני הנוקלאוזידים הוא האוראציל נוקלאובאז. במקרה של אוררין, הטבעת המרכזית שהאורציל מייצרת מורכבת מכלל ארבעה אטומי פחמן, תרכובת NH אחת ואטום חנקן אחד.

אולם במקרה של פסאודורידין, המבנה הבסיסי המרכזי מורכב מטבעת המורכבת מארבעה אטומי פחמן בודדים ושני תרכובות NH. לפיכך, הביולוגיה מכנה גם pseudouridine נוקלאוזיד שהשתנה באופן טבעי. הוא התגלה לראשונה בשנות החמישים ומאז זוהה כנוקלאוזיד השונה ביותר.

פונקציה, אפקט ומשימות

כגרעין RNA, pseudouridine הוא מרכיב של RNA העברה (tRNA). ה- tRNA מופיע בצורה של שרשראות קצרות ומתפקד ככלי בתרגום. הביולוגיה מתארת ​​את התרגום כתהליך בו המידע בגנים מתורגם לחלבונים.

אצל בני אדם, מידע גנטי נאגר בעיקר בצורה של DNA. DNA אנושי שוכן בגרעין של כל תא ואינו עוזב אותו. רק כאשר התא מתחלק וגרעין התא מתמוסס, ה- DNA נע בשאר חלקי גוף התא. כך שהתא יכול עדיין לגשת למידע המאוחסן ב- DNA, הוא יוצר עותק ממנו. עותק זה הוא ה- RNA של המסנג'ר, או mRNA בקיצור. ההבדל המפורסם בין DNA ל- RNA הוא החמצן המתחבר לריבוז. לאחר שה- mRNA היגר מגרעין התא, יכול להתחיל לתרגם.

שני הקצוות של ה- tRNA יכולים להיקשר למולקולות שונות. הקצה האחד של ה- tRNA מתוכנן באופן שהוא תואם במדויק לשלישייה של ה- mRNA, כלומר קבוצה של שלושה בסיסים רצופים. עגינה של חומצת אמינו מתאימה לקצה הנגדי של ה- tRNA. סך כל 20 החומצות האמיניות המופיעות בטבע מהוות את אבני הבניין לכל החלבונים הקיימים. שלישייה מקודדת באופן ייחודי חומצת אמינו ספציפית. ריבוזום מחבר בין חומצות האמינו שנמצאות בקצה אחד של ה- tRNA ויוצר שרשרת ארוכה. שרשרת חלבון זו מתקפלת בגלל תכונותיה הפיזיות וכך מקבלת מבנה מרחבי אופייני.

שני ההורמונים והמעברים העצביים כמו גם אבני בניין לתאים ומבנים חוץ תאיים מורכבים משרשרות אלה. כאשר הריבוזום מקשר בין שתי חומצות אמינו שכנות, ה- tRNA משתחרר שוב והוא יכול לתפוס חומצה אמינית חדשה ולהעביר אותה ל- mRNA. Pseudouridine מופיע בלולאה צדדית של ה- tRNA. ללא pseudouridine, ה- tRNA לא היה פונקציונלי והאורגניזם לא היה מסוגל לבצע מיקרו-מעבדים בסיסיים.

חינוך, התרחשות, תכונות וערכים מיטביים

הנוסחה המולקולרית של pseudouridine היא C9H12N2O6. Pseudouridine מורכב מרבוז הסוכר ומהאורציל נוקלאובאז. אורוסיל מחליף את התימין הבסיס בחומצה ריבונוקלאית (RNA), שנמצא רק בחומצה deoxyribonucleic (DNA). שלושת הבסיסים האחרים של חומצות גרעין אנושיות הם אדנין, גואנין וציטוזין; הם מופיעים ב- DNA וגם ב- RNA.

לרבוז הסוכר מבנה בסיסי המורכב מחמישה אטומי פחמן. זו הסיבה שהביולוגיה מכנה זאת גם מחומש. ריבוז לא רק ממלא תפקיד כמרכיב בכרומוזומים; זה מופיע גם בספק האנרגיה ATP, למשל, ומשמש כחומר שליח משני בתהליכים עצביים והורמונליים. גוף האדם משתמש באנזים המכונה pseudouridine synthase כדי לסנתז את pseudouridine. במקרה של מחלות מסוימות ניתן להפריע לתהליך זה. התוצאה היא מחלות שיכולות בדרך כלל להשפיע על כמה מערכות איברים.

מחלות והפרעות

במיטוכונדריה נמצא pseudouridine ב- tRNA. מיטוכונדריה הן אברונים שפועלים כמחצני כוח זעירים בתאים. יש להם איפור גנטי משלהם והם מועברים מאמהות לילדיהן דרך תא הביצה.

במיאופתיה עם חמצת לקטית ואנמיה sideroblastic, יש הפרעה בסינתזה פסאודורורידין. מחלה זו הינה מחלת שרירים המלווה באנמיה. יש להניח שמוטציה מונעת היווצרות נכונה של הסינטאז pseudouridine. כתוצאה מכך, הגוף עשוי לייצר tRNA לקוי השונה מה- tRNA הבריא. בצורה זו של מיופתיה מטבולית, ה- tRNA הלא תקין גורם לחוסר סובלנות בתנועה אצל ילדים ואנמיה בגיל ההתבגרות. עם זאת, זה מתרחש לעיתים רחוקות מאוד. Pseudouridine יכול להיות מעורב גם במחלות של העיניים, הכליות ומערכות איברים אחרות.

לדוגמא, מחקרים עדכניים מצביעים על כך שריכוז הפסאודורידין מתאים כסמן לתפקוד הכליות. עד כה, הרופאים השתמשו בעיקר ברמת הקריאטין כסמן. אולם החיסרון בשיטה זו הוא שרמת הקריאטין מועדת מאוד לטעויות: היא תלויה, למשל, בכמות מסת השריר. Pseudouridine ו- C-mannosyl-tryptophan הם חופשיים מהשפעה זו ולכן יכולים להחליף את הקריאטין כסמן לתפקוד הכליות בעתיד (Sekula et al., 2015).