adenin adalah nucleobase jenis purin ditemukan dalam asam ribonukleat (RNA) dan deoksiribonukleat ( DNA ) dari organisme hidup dan virus. Beberapa fungsi biopolimer ini (RNA dan DNA) adalah penyimpanan, replikasi, rekombinasi dan transfer informasi genetik.
Untuk membentuk asam nukleat, pertama-tama atom nitrogen 9 dari adenin membentuk ikatan glikosidik dengan karbon utama 1 (C1 ) dari ribosa (dari RNA) atau 2′-deoksiribosa (dari DNA). Dengan cara ini, adenin membentuk nukleosida adenosin atau adenosin.
Sumber: Pepemonbu [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]
Kedua, gugus hidroksil (-OH) dari 5 karbon gula (ribosa atau 2′-deoksiribosa), dari adenosin, membentuk ikatan ester dengan gugus fosfat.
Dalam sel hidup, tergantung pada jumlah gugus fosfat yang ada, dapat berupa adenosin-5′-monofosfat (AMP), adenosin-5′-difosfat (ADP) dan adenosin-5′-trifosfat (ATP). Setara yang memiliki 2′-deoksiribosa juga ada. Misalnya, deoxyadenosine-5′-monophosphate (dAMP), dll.
Indeks artikel
Struktur dan karakteristik
Adenin, disebut 6-aminopurin, memiliki rumus empiris C 5 H 5 N 5 , dan memiliki berat molekul 135,13 g / mol, dimurnikan sebagai padatan kuning pucat, dengan titik didih 360ºC.
Molekulnya memiliki struktur kimia cincin ganda dengan ikatan rangkap terkonjugasi, yang merupakan peleburan pirimidin dengan gugus imidazol. Karena itu, adenin adalah molekul heterosiklik datar.
Ini memiliki kelarutan relatif 0,10 g / mL (pada 25 C), dalam larutan asam dan basa, dengan pKa 4,15 (pada 25 C).
Untuk alasan yang sama, ia mampu dideteksi dengan absorbansi pada 263 nm (dengan koefisien penyerapan E 1,2 mM = 13,2 M -1 .cm -1 dalam 1,0 M HCl), area spektrum elektromagnetik yang sesuai dengan dekat ultraviolet.
Biosintesis
Biosintesis nukleotida purin identik pada hampir semua makhluk hidup. Ini dimulai dengan transfer gugus amino dari glutamin ke substrat 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate (PRPP), dan menghasilkan 5-phosphoribosylamine (PRA).
Ini adalah reaksi yang dikatalisis oleh glutamin-PRPP transferase, enzim kunci dalam regulasi jalur metabolisme ini.
Setelah penambahan berurutan asam amino glutamin, glisin, metenil-folat, aspartat, N 10 -formil-folat ke PRA, yang meliputi kondensasi dan penutupan cincin, inosin-5′-monofosfat (IMP) diproduksi, yang unit heterosikliknya adalah hipoksantin (6-oksipurin).
Penambahan ini didorong oleh hidrolisis ATP menjadi ADP dan fosfat anorganik (Pi). Selanjutnya, gugus amino dari aspartat ditambahkan ke IMP, dalam reaksi yang digabungkan dengan hidrolisis guanosin-trifosfat (GTP), untuk akhirnya menghasilkan AMP.
Yang terakhir mengontrol jalur biosintetik ini melalui umpan balik negatif, bekerja pada enzim yang mengkatalisis pembentukan PRA dan modifikasi IMP.
Seperti pemecahan nukleotida lain, basa nitrogen dari nukleotida adenosin melewati proses yang disebut “daur ulang.”
Daur ulang terdiri dari transfer gugus fosfat dari PRPP ke adenin, dan membentuk AMP dan pirofosfat (PPi). Ini adalah langkah tunggal yang dikatalisis oleh enzim adenin fosforibosiltransferase.
Peran dalam metabolisme oksidatif dan reduktif
Adenin merupakan bagian dari beberapa molekul penting dalam metabolisme oksidatif, yaitu sebagai berikut:
- Flavin adenine dinucleotide (FAD / FADH 2 ) dan nicotinamide adenine dinucleotide (NAD + / NADH), yang berpartisipasi dalam reaksi oksidasi-reduksi dengan mentransfer ion hidrida (: H – ).
- Koenzim A (CoA), yang berpartisipasi dalam aktivasi dan transfer gugus asil.
Selama metabolisme oksidatif, NAD + berfungsi sebagai substrat penerima elektron (ion hidrida) dan membentuk NADH. Sedangkan FAD merupakan kofaktor yang menerima elektron dan menjadi FADH 2 .
Di sisi lain, adenin membentuk nikotinamida adenin dinukleotida fosfat (NADP + / NADPH), yang berpartisipasi dalam metabolisme reduktif. Misalnya, NADPH adalah substrat donor elektron selama biosintesis lipid dan deoksiribonukleotida.
Adenin adalah bagian dari vitamin. Misalnya, niasin adalah prekursor untuk NAD + dan NADP + dan riboflavin adalah prekursor FAD.
Fungsi dalam ekspresi gen
Adenin adalah bagian dari S-adenosylmethionine (SAM), yang merupakan donor radikal metil (-CH 3 ) dan berpartisipasi dalam metilasi residu adenin dan sitosin pada prokariota dan eukariota.
Pada prokariota, metilasi menyediakan sistem pengenalan DNA sendiri, sehingga melindungi DNA dari enzim restriktifnya sendiri.
Pada eukariota, metilasi menentukan ekspresi gen; yaitu, ia menetapkan gen mana yang harus diekspresikan dan mana yang tidak. Selain itu, metilasi adenin dapat menandai tempat perbaikan untuk DNA yang rusak.
Banyak protein yang mengikat DNA, seperti faktor transkripsi, memiliki residu asam amino glutamin dan asparagin yang membentuk ikatan hidrogen dengan atom N 7 adenin.
Fungsi dalam metabolisme energi
Adenin adalah bagian dari ATP, yang merupakan molekul berenergi tinggi; yaitu, hidrolisisnya eksergonik, dan energi bebas Gibbs bernilai tinggi dan negatif (-7,0 Kkal / mol). Dalam sel, ATP berpartisipasi dalam banyak reaksi yang membutuhkan energi, seperti:
– Mempromosikan reaksi kimia endergonik yang dikatalisis oleh enzim yang berpartisipasi dalam metabolisme antara dan anabolisme, melalui pembentukan intermediet energi tinggi atau reaksi gabungan.
– Mempromosikan biosintesis protein di ribosom , dengan memungkinkan esterifikasi asam amino dengan RNA transfer (tRNA) yang sesuai, untuk membentuk aminoasil-tRNA.
– Mempromosikan pergerakan bahan kimia melalui membran sel. Ada empat jenis protein transporter: P, F, V, dan ABC. Tipe P, F, dan V membawa ion dan tipe ABC membawa substrat. Misalnya, Na + / K + ATPase , kelas P, membutuhkan satu ATP untuk memompa dua K + ke dalam sel dan tiga Na + keluar .
– Meningkatkan kontraksi otot. Ini memberikan energi yang mengarahkan meluncurnya filamen aktin di atas miosin.
– Mempromosikan transportasi nuklir. Ketika subunit beta dari reseptor heterodimerik berikatan dengan ATP, ia berinteraksi dengan komponen kompleks pori nukleus.
Fungsi lainnya
Adenosin berfungsi sebagai ligan untuk protein reseptor yang ada di neuron dan sel epitel usus, di mana ia bertindak sebagai pembawa pesan ekstraseluler atau neuromodulator, ketika terjadi perubahan dalam metabolisme energi seluler.
Adenin hadir dalam agen antivirus yang kuat seperti arabinosiladenine (araA), yang diproduksi oleh beberapa mikroorganisme. Selain itu, hadir dalam puromisin, antibiotik yang menghambat biosintesis protein dan diproduksi oleh mikroorganisme dari genus Streptomyces .
Dalam AMP berfungsi sebagai substrat untuk reaksi yang menghasilkan AMP siklik utusan kedua (cAMP). Senyawa ini, yang diproduksi oleh enzim adenilat siklase, sangat penting dalam sebagian besar kaskade pensinyalan intraseluler, yang diperlukan untuk proliferasi dan kelangsungan hidup sel, serta peradangan dan kematian sel.
Sulfat dalam keadaan bebasnya tidak reaktif. Begitu memasuki sel, ia menjadi adenosin-5′-fosfosulfat (APS), dan selanjutnya menjadi 3′-fosfoadenosin-5′-fosfosulfat (PAPS). Pada mamalia, PAPS adalah donor gugus sulfat dan membentuk ester sulfat organik seperti heparin dan kondroitin.
Dalam biosintesis sistein, S-adenosylmethionine (SAM) berfungsi sebagai prekursor untuk sintesis S-adenosylhomocysteine, yang diubah oleh beberapa langkah yang dikatalisis oleh enzim menjadi sistein.
Sintesis prebiotik
Secara eksperimental, telah ditunjukkan bahwa dengan menjaga hidrogen sianida (HCN) dan amonia (NH 3 ) tertutup , di bawah kondisi laboratorium yang serupa dengan yang berlaku di Bumi awal, adenin diproduksi dalam campuran yang dihasilkan. Ini terjadi tanpa perlu adanya sel hidup atau materi seluler.
Kondisi prebiotik termasuk tidak adanya oksigen molekuler bebas, atmosfer yang sangat tereduksi, radiasi ultraviolet yang intens, busur listrik besar seperti yang dihasilkan dalam badai, dan suhu tinggi. Ini mengasumsikan bahwa adenin adalah basa nitrogen utama dan paling melimpah yang terbentuk selama kimia prebiotik.
Dengan demikian, sintesis adenin akan merupakan langkah kunci yang memungkinkan asal mula sel pertama. Ini harus memiliki membran yang membentuk kompartemen tertutup, di mana molekul yang diperlukan untuk membangun polimer biologis pertama yang diperlukan untuk pelestarian diri akan ditemukan.
Gunakan sebagai faktor terapi dan kultur sel
Adenin, bersama dengan senyawa kimia organik dan anorganik lainnya, merupakan bahan penting dalam resep yang digunakan di semua laboratorium biokimia, genetika, biologi molekuler, dan mikrobiologi di dunia, untuk menumbuhkan sel yang dapat bertahan dari waktu ke waktu.
Ini karena varietas sel normal liar dapat mendeteksi dan menangkap adenin yang tersedia dari lingkungan sekitar dan menggunakannya untuk mensintesis nukleosida adenin mereka sendiri.
Ini mengandaikan suatu bentuk kelangsungan hidup seluler, yang menghemat sumber daya internal yang mensintesis molekul biologis yang lebih kompleks dari prekursor sederhana yang diambil dari luar.
Dalam caral eksperimental penyakit ginjal kronis, tikus memiliki mutasi pada gen adenin fosforibosiltransferase yang menghasilkan enzim yang tidak aktif. Tikus-tikus ini diberikan larutan komersial yang mengandung adenin, natrium sitrat dan glukosa, secara intravena, untuk mempercepat pemulihan mereka.
Perlakuan ini didasarkan pada fakta bahwa PRPP, metabolit awal untuk biosintesis purin, disintesis dari ribosa-5-fosfat melalui jalur pentosa fosfat, yang metabolit awalnya adalah glukosa-6-fosfat. Namun, banyak dari solusi ini tidak disetujui oleh badan pengatur internasional untuk digunakan manusia.
Referensi
- Burnstock, G. 2014. Purin dan Purinoseptor. Ikhtisar Biologi Molekuler. Modul Referensi dalam Ilmu Biomedis . Alamat Word Wide Web: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801238-3.04741-3
- Claramount, D. dkk. 2015. Model hewan penyakit kronis pediatrik. Nefrolog í ke , 35 (6): 517-22.
- Coade, S. dan Pearson, J. 1989. Metabolisme nukleotida adenin. Penelitian Sirkulasi , 65: 531-37
- Dawson, R. dkk. 1986. Data untuk Penelitian Biokimia. Clarendon Press, Oxford.
- Bank Obat. 2019. Lembar Kimia Adenin. Alamat Word Wide Web: https://www.drugbank.ca/drugs/DB00173
- Horton, R; Moran, L; Scrimgeour, G; Perry, M. dan Rawn, D. 2008. Prinsip-prinsip Biokimia. Edisi ke-4. Pendidikan Pearson.
- Knight, G. 2009. Reseptor Purinergik. Ensiklopedia Ilmu Saraf. 1245-52. Alamat Word Wide Web: https://doi.org/10.1016/B978-008045046-9.00693-8
- Mathews, Van Holde, Ahern. 2001. Biokimia. Edisi ke-3.
- Murgola, E. 2003. Adenin. Ensiklopedia Genetika. Alamat Word Wide Web: https://doi.org/10.1006/rwgn.2001.0008
- Murray, R; Granner, D; Mayes, P. Dan Rodwell, V. 2003. Biokimia Bergambar Harper. 26 th Edition. Perusahaan McGraw-Hill.
- Nelson, DL & Cox, M. 1994. Lehninger. Prinsip Biokimia. Edisi ke-4. Ed Omega.
- Sigma-Aldrich. 2019. Lembar Kimia Adenin. Alamat Word Wide Web: https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/ga8626?lang=en
