siklik GMP , juga dikenal sebagai guanosin monofosfat, guanosin monofosfat atau guanosin 3 dari’, 5′-monofosfat adalah nukleotida yang terlibat dalam berbagai proses sel siklik, terutama yang signaling terkait dan komunikasi antar.
Itu dijelaskan untuk pertama kalinya lebih dari 40 tahun yang lalu segera setelah penemuan analognya, AMP siklik, yang berbeda darinya dalam hal basa nitrogen, karena ini bukan nukleotida guanin tetapi adenin.
Struktur kimia siklik Guanosin monofosfat atau GMP (Sumber: en: Pengguna: Diberri [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)] melalui Wikimedia Commons)
Seperti nukleotida siklik lainnya seperti AMP siklik yang disebutkan di atas atau CTP siklik (siklik cytidine monophosphate), struktur GMP siklik sangat menentukan sifat kimia dan aktivitas biologisnya, selain membuatnya lebih stabil daripada pasangannya.
Nukleotida ini diproduksi oleh enzim yang dikenal sebagai guanylyl cyclase dan mampu menembakkan sinyal kaskade kinase protein GMP yang bergantung pada siklik, dengan cara yang mirip dengan AMP siklik.
Ini telah dijelaskan tidak hanya pada mamalia, yang merupakan hewan yang sangat kompleks, tetapi juga pada prokariota paling sederhana, termasuk dalam kingdom eubacteria dan archaea. Kehadirannya di tumbuhan masih menjadi bahan perdebatan, tetapi bukti menunjukkan bahwa itu tidak ada dalam organisme ini.
Indeks artikel
Pembentukan dan degradasi
Konsentrasi intraseluler nukleotida guanin siklik, serta adenin, sangat rendah, terutama bila dibandingkan dengan analog non-sikliknya yang mono-, di- atau trifosfat.
Namun, kadar nukleotida ini dapat diubah secara selektif dengan adanya rangsangan hormonal tertentu dan faktor lain yang berperilaku sebagai pembawa pesan utama.
Metabolisme siklik GMP sebagian independen dari metabolisme siklik AMP dan nukleotida analog lainnya. Ini dihasilkan dari GTP oleh sistem enzim yang dikenal sebagai guanylyl cyclase atau guanylate cyclase, yang merupakan enzim yang sebagian larut di sebagian besar jaringan.
Enzim guanylate cyclase bertanggung jawab atas “siklisasi” gugus fosfat di posisi 5′ dari residu gula (ribosa), menyebabkan pengikatan fosfat yang sama ke dua gugus OH yang berbeda dalam molekul yang sama.
Enzim ini sangat melimpah di usus kecil dan paru-paru mamalia dan sumber paling aktif ditemukan dalam sperma spesies bulu babi. Dalam semua organisme yang telah dipelajari, itu tergantung pada ion mangan divalen, yang membedakannya dari adenilat siklase, yang bergantung pada magnesium atau seng.
Degradasi GMP siklik dimediasi oleh fosfodiesterase nukleotida siklik yang tampaknya tidak spesifik, karena enzim yang sama telah terbukti mampu menggunakan AMP siklik dan GMP siklik sebagai substrat yang dapat dihidrolisis.
Kedua proses, pembentukan dan degradasi, dikontrol secara hati-hati secara intraseluler.
Struktur
Struktur GMP siklik tidak berbeda nyata dengan nukleotida siklik lainnya. Sesuai namanya (guanosin 3′, 5′-monofosfat) memiliki gugus fosfat yang terikat pada oksigen pada karbon pada posisi 5′ dari gula ribosa.
Gula ribosa tersebut dihubungkan pada saat yang sama ke basa nitrogen dari cincin heterosiklik guanin melalui ikatan glikosidik dengan karbon pada posisi 1 ‘ribosa.
Gugus fosfat yang terikat pada atom oksigen pada posisi 5 ribosa menyatu secara trans melalui ikatan fosfodiester, yang terjadi antara gugus fosfat yang sama dan oksigen dari karbon pada posisi 3 ribosa, sehingga membentuk 3′-5′- ” trans-fusi” fosfat (3′- 5′- trans- fusi fosfat).
Fusi gugus fosfat atau “siklisasi” menyebabkan peningkatan kekakuan molekul, karena membatasi rotasi bebas ikatan pada cincin furan ribosa.
Seperti juga berlaku untuk AMP siklik, ikatan glikosidik antara cincin guanin dan ribosa dan kebebasan rotasinya merupakan parameter struktural penting untuk pengenalan spesifik GMP siklik.
Fitur
Tidak seperti banyak dan sangat bervariasi fungsi yang nukleotida siklik analog lainnya seperti siklik AMP memiliki, fungsi siklik GMP sedikit lebih terbatas:
1-Berpartisipasi dalam proses pensinyalan sebagai respons terhadap stimulasi cahaya pigmen visual. Konsentrasinya dimodifikasi karena aktivasi protein G yang merasakan stimulus cahaya dan berinteraksi dengan fosfodiesterase siklik yang bergantung pada GMP.
Perubahan kadar nukleotida ini mengubah permeabilitas membran sel okular berbentuk batang terhadap ion natrium, menyebabkan perubahan lain yang mengakhiri transmisi stimulus ke saraf optik.
2-Ini memiliki fungsi dalam kontraksi otot dan siklus relaksasi otot polos sebagai respons terhadap oksida nitrat dan senyawa kimia lainnya dari berbagai alam.
3-Peningkatan konsentrasinya karena respons terhadap peptida natriuretik terkait dengan regulasi pergerakan ion natrium dan air melalui membran sel.
4-Pada beberapa organisme, GMP siklik dapat bersaing dengan AMP siklik untuk fosfodiesterase nukleotida siklik, dan penambahan GMP siklik dapat berkontribusi pada peningkatan konsentrasi AMP siklik dengan mengurangi degradasinya.
5-Bakteri seperti E. coli meningkatkan kadar siklik GMP mereka saat terpapar pada atraktan kemo, yang menunjukkan bahwa nukleotida ini terlibat dalam proses pensinyalan sebagai respons terhadap rangsangan kimia ini.
6-Telah ditentukan bahwa GMP siklik juga memiliki implikasi penting dalam proses vasodilatasi dan ereksi pada mamalia.
7-Banyak saluran ion gerbang (kalsium dan natrium) diatur oleh ligan intraseluler yang secara khusus menggunakan GMP siklik.
Referensi
- Botsford, JL (1981). Nukleotida Siklik pada Prokariota. Ulasan Mikrobiologi , 45 (4), 620–642.
- Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biokimia (edisi ke-4). Boston, AS: Brooks / Cole. CENGAGE Belajar.
- Hardman, J., Robison, A., & Sutherland, E. (1971). Nukleotida siklik. Ulasan Tahunan dalam Fisiologi , 33 , 311–336.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger . Edisi Omega ( edisi ke-5).
- Newton, RP, & Smith, CJ (2004). Nukleotida siklik. Fitokimia , 65 , 2423-2437.
