nukleosida adalah kelompok besar dari molekul biologis yang terdiri dari basa nitrogen dan lima – gula karbon kovalen. Dalam hal struktur mereka sangat beragam.
Mereka adalah prekursor untuk sintesis asam nukleat ( DNA dan RNA), peristiwa mendasar untuk kontrol metabolisme dan pertumbuhan semua makhluk hidup. Mereka juga berpartisipasi dalam berbagai proses biologis , antara lain memodulasi beberapa aktivitas sistem saraf , otot, dan kardiovaskular.
Sumber: Nucleotides_1.svg: Boris (PNG), SVG oleh Sjefderivative work: Huhsunqu [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]
Saat ini, nukleosida yang dimodifikasi digunakan sebagai terapi antivirus dan antikanker berkat kemampuannya memblokir replikasi DNA.
Penting untuk tidak membingungkan istilah nukleosida dengan nukleotida . Meskipun kedua unsur secara struktural serupa, karena mereka terdiri dari monomer asam nukleat, nukleotida memiliki satu atau lebih gugus fosfat tambahan. Artinya, nukleotida adalah nukleosida dengan gugus fosfat.
Indeks artikel
Karakteristik
Nukleosida adalah molekul yang terdiri dari blok bangunan asam nukleat. Mereka memiliki berat molekul rendah , berada dalam kisaran antara 227,22 hingga 383,31 g / mol.
Berkat basa nitrogen, struktur ini bereaksi sebagai basa dengan nilai pKa antara 3,3 dan 9,8.
Struktur
Struktur nukleosida terdiri dari basa nitrogen yang dihubungkan oleh ikatan kovalen dengan gula berkarbon lima. Kita akan mengeksplorasi komponen-komponen ini secara menyeluruh di bawah ini.
Basa nitrogen
Komponen pertama – basa nitrogen, juga disebut nukleobasa – adalah molekul aromatik datar yang mengandung nitrogen dalam strukturnya, dan dapat berupa purin atau pirimidin.
Yang pertama terdiri dari dua cincin yang menyatu: satu dari enam atom dan yang lainnya dari lima. Pirimidin lebih kecil dan terdiri dari cincin tunggal.
Penthouse
Komponen struktural kedua adalah pentosa, yang dapat berupa ribosa atau deoksiribosa. Ribosa adalah gula “normal” di mana setiap atom karbon terikat pada salah satu oksigen. Dalam kasus deoksiribosa, gula dimodifikasi karena kekurangan atom oksigen pada karbon 2 ‘.
Tautan
Dalam semua nukleosida (dan juga dalam nukleotida) yang kita temukan secara alami, ikatan antara kedua molekul adalah jenis -N-glikosidik, dan tahan terhadap pembelahan basa.
Karbon 1′ gula terikat pada nitrogen 1 pirimidin dan nitrogen 9 purin. Seperti yang dapat kita lihat, ini adalah komponen yang sama yang kita temukan dalam monomer yang membentuk asam nukleat: nukleotida.
Nukleosida yang dimodifikasi
Sejauh ini, kita telah menggambarkan struktur umum nukleosida. Namun, ada beberapa dengan modifikasi kimia tertentu, yang paling umum adalah penyatuan gugus metil dengan basa nitrogen. Metilasi juga dapat terjadi pada bagian karbohidrat.
Modifikasi lain yang lebih jarang termasuk isomerisasi, misalnya dari uridin menjadi pseudouridin; kehilangan hidrogen; asetilasi; formilasi; dan hidroksilasi.
Klasifikasi dan nomenklatur
Tergantung pada komponen struktural nukleosida, klasifikasi menjadi ribonukleosida dan deoksinukleosida telah ditetapkan. Dalam kategori pertama kita menemukan nukleosida yang purin atau pirimidinnya terkait dengan ribosa. Selain itu, basa nitrogen yang membentuknya adalah adenin, guanin, sitosin, dan urasil.
Dalam deoksinukleosida, basa nitrogen ditambatkan ke deoksiribosa. Basa yang kita temukan adalah sama seperti pada ribonukleotida, dengan pengecualian pirimidin urasil digantikan oleh timin.
Dengan cara ini, ribonukleosida diberi nama tergantung pada basa nitrogen yang dikandung molekulnya, menetapkan nomenklatur berikut: adenosin, sitidin, uridin, dan guanosin. Untuk mengidentifikasi suatu deoksinukleosida, ditambahkan awalan deoksi-, yaitu: deoxyadenosine, deoxycytidine, deoxyuridine dan deoxyguanosine.
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, perbedaan mendasar antara nukleotida dan nukleosida adalah bahwa yang pertama memiliki gugus fosfat yang terikat pada 3 ‘karbon (3′-nukleotida) atau pada karbon 5 (5′-nukleotida). Jadi, dari segi tata nama, kita dapat menemukan bahwa sinonim dari kasus pertama adalah nukleosida-5’-fosfat.
Fungsi biologis
Blok struktural
Nukleosida trifosfat (yaitu, dengan tiga fosfat dalam strukturnya) adalah bahan mentah untuk konstruksi asam nukleat: DNA dan RNA.
Penyimpanan energi
Berkat ikatan energi tinggi yang menahan gugus fosfat bersama-sama, mereka adalah struktur yang dengan mudah menyimpan energi dari ketersediaan yang memadai untuk sel. Contoh paling terkenal adalah ATP (adenosin trifosfat), lebih dikenal sebagai “mata uang energi sel.”
Hormon lokal
Nukleosida itu sendiri (tanpa gugus fosfat dalam strukturnya) tidak memiliki aktivitas biologis yang signifikan. Namun, pada mamalia kita menemukan pengecualian: molekul adenosin.
Dalam organisme ini, adenosin berperan sebagai autokoid, yang berarti berfungsi sebagai hormon lokal dan juga sebagai neuromodulator.
Sirkulasi adenosin dalam aliran darah memodulasi berbagai fungsi seperti vasodilatasi, detak jantung, kontraksi pada otot polos, pelepasan neurotransmiter, degradasi lipid, dan lain-lain.
Adenosin terkenal karena perannya dalam mengatur tidur. Ketika konsentrasi nukleosida ini meningkat, itu menyebabkan kelelahan dan tidur. Itulah sebabnya konsumsi kafein (molekul yang mirip dengan adenosin) membuat kita tetap terjaga, karena menghambat interaksi adenosin dan reseptornya masing-masing di otak.
Nukleosida dalam makanan
Nukleosida dapat dikonsumsi dalam makanan, dan telah terbukti memodulasi berbagai proses fisiologis, menguntungkan aspek-aspek tertentu dari sistem kekebalan tubuh, perkembangan dan pertumbuhan saluran pencernaan, metabolisme lipid, fungsi hati, antara lain.
Mereka adalah komponen berlimpah dalam ASI, teh, bir, daging dan ikan, di antara makanan lainnya.
Suplementasi nukleosida (dan nukleotida) eksogen penting pada pasien yang tidak memiliki kemampuan untuk mensintesis senyawa ini de novo.
Mengenai penyerapan, hampir 90% nukleotida diserap dalam bentuk nukleosida dan difosforilasi lagi di sel-sel usus.
Kegunaan medis: antikanker dan antivirus
Nukleosida tertentu atau analog nukleotida yang dimodifikasi telah menunjukkan aktivitas antikanker dan antivirus, memungkinkan pengobatan kondisi medis yang signifikan seperti HIV / AIDS, virus herpes, virus hepatitis B, dan leukemia, antara lain.
Molekul-molekul ini digunakan untuk pengobatan patologi ini, karena mereka memiliki kemampuan untuk menghambat sintesis DNA. Ini secara aktif diangkut ke dalam sel dan, karena mereka menyajikan modifikasi kimia, mencegah replikasi genom virus di masa depan.
Analog yang digunakan sebagai pengobatan disintesis melalui reaksi kimia yang berbeda. Modifikasi bisa datang di bagian ribosa atau di basa nitrogen.
Referensi
- Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Biologi sel esensial . Ilmu Garland.
- Borea, PA, Gessi, S., Merighi, S., Vincenzi, F., & Varani, K. (2018). Farmakologi reseptor adenosin: keadaan seni. Ulasan fisiologis , 98 (3), 1591-1625.
- Cooper, GM, & Hausman, RE (2007). Sel: pendekatan molekuler . Washington, DC, Sunderland, MA.
- Griffiths, AJ (2002). Analisis genetik cararn: mengintegrasikan gen dan genom . Macmillan.
- Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Pengantar analisis genetik . Macmillan.
- Koolman, J., & Rohm, KH (2005). Biokimia: teks dan atlas . Ed. Medis Panamerika.
- Mikhailopulo, IA, & Miroshnikov, AI (2010). Tren baru dalam bioteknologi nukleosida. Acta Naturae 2 (5).
- Passarge, E. (2009). Teks dan atlas genetika . Ed. Medis Panamerika.
- Siegel, GJ (1999). Neurokimia dasar: aspek molekuler, seluler, dan medis . Lippincott-Raven.
