Νουκλεοζίτης αδενοσίνης και φωσφοραμιδίτης νουκλεοσιδίου | Επισκόπηση σημαντικών πτυχών

Νουκλεοζίτης αδενοσίνης και φωσφοραμιδίτης νουκλεοσιδίου | Επισκόπηση σημαντικών πτυχών

Περιεχόμενα

Νουκλεοζίτη αδενοσίνης

Η νουκλεοζίτη αδενοσίνης βρίσκεται στη φύση σε διαφοροποιημένες μορφές. Αποτελείται από μια αζωτούχο βάση αδενίνη συνδεδεμένη με ένα σάκχαρο ριβόζης πέντε-άνθρακα μέσω ενός β-Ν9-γλυκοσιδικού δεσμού. Η αδενοσίνη υπάρχει σε νουκλεϊκά οξέα όπως το DNA και το RNA, που θεωρούνται το γενετικό υλικό σε κάθε μορφή ζωής. Η αδενοσίνη υπάρχει επίσης σε πολλά βασικά βιομόρια όπως η μονοφωσφορική αδενοσίνη (ΑΜΡ), η διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) και η τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ). Οι AMP, ADP και ATP ενεργούν ως φορείς ενέργειας στις περισσότερες βιοχημικές διεργασίες. Το ATP θεωρείται συχνά ως το ενεργειακό νόμισμα της κυψέλης.

Ένα άλλο παράγωγο της αδενοσίνης που είναι η κυκλική μονοφωσφορική αδενοσίνη (cAMP) εμπλέκεται ενεργά στις οδούς μεταγωγής σήματος και σε άλλα συμβάντα σηματοδότησης κυττάρων μέσα στο σώμα. 

Νουκλεοζίτη αδενοσίνης
Εικόνα: Νουκλεοζίτη αδενοσίνης https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Caffeine_and_adenosine.svg

Η αδενοσίνη παρέχει σημαντικές δομές-πλαίσια σε ορισμένες βιταμίνες όπως τα Β12 και τα ρίζα S-Adenosyl-l-Methionine (SAM) ένζυμα. 

Αρκετά παράγωγα αδενοσίνης χρησιμοποιούνται σε φυσιολογικές ανωμαλίες όπως υπερκοιλιακή ταχυκαρδία (SVT) και σε άτομα με υπερκοιλιακή ταχυκαρδία (SVT). Η αδενοσίνη διατηρεί τον καρδιακό ρυθμό ρυθμίζοντας τον ρυθμό της κοιλιακής απόκρισης.

Η αδενοσίνη αλληλεπιδρά επίσης με άλλα μόρια που προέρχονται από πουρίνη όπως οι μεθυλοξανθίνες. Η μεθυλξανθίνη δρα ως ανταγωνιστής της αδενοσίνης. Η μεθυλοξανθίνη χρησιμοποιείται για την εξουδετέρωση των φαρμακολογικών επιδράσεων της αδενοσίνης. Οι μεθυλοξανθίνες βρίσκονται άφθονα στη σοκολάτα, το τσάι, τον καφέ κ.λπ., σε άτομα που καταναλώνουν σημαντικές ποσότητες καφέ ή τσαγιού λαμβάνουν υψηλότερη ποσότητα αδενοσίνης για σωστή φαρμακολογική απόκριση.

Εικόνα: Το τσάι και ο καφές περιέχουν καφεΐνη, έχει δομική ομοιότητα με την αδενοσίνη https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Caffeine_and_adenosine.svg

Μεταβολισμός της αδενοσίνης

Η αδενοσίνη διασπάται από το ένζυμο που ονομάζεται αδενοσίνη δεαμινάση μόλις εισέρχεται στην κυκλοφορία του αίματος. Το ένζυμο δεαμινάση αδενοσίνης υπάρχει στα RBC και στα τοιχώματα των αιμοφόρων αγγείων. Για περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με το μεταβολισμό της αδενοσίνης (πουρίνης) Κάνε κλικ εδώ

Η διπυριδαμόλη προκαλεί αύξηση της στεφανιαίας αγγειοδιαστολής αναστέλλοντας τον μεταφορέα νουκλεοσιδίων αδενοσίνης, που έχει ως αποτέλεσμα τη συσσώρευση αδενοσίνης στην κυκλοφορία του αίματος και προκαλεί αγγειοδιαστολή.

Η ανεπάρκεια του ενζύμου αδενονάσης δεαμινάσης προκαλεί σοβαρή ανοσοανεπάρκεια. 

Άλλοι σημαντικοί ρόλοι της νουκλεοσίδης αδενοσίνης

- Διάφορα παράγωγα νουκλεοσιδίων αδενοσίνης δρουν ως αναστολείς της αντίστροφης μεταγραφάσης και καθυστερούν τη διαδικασία αντιγραφής του ρετροϊού.

- Η αδενοσίνη δρα ως αντιφλεγμονώδης παράγοντας. 

- Η μεθοτρεξάτη ενεργοποιεί την απελευθέρωση αδενοσίνης. Ως εκ τούτου, δρα ως αντιφλεγμονώδης παράγοντας.

- Η αδενοσίνη είναι γνωστό ότι εμφανίζει ανασταλτικά και κατασταλτικά αποτελέσματα στο κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ).

- Η αδενοσίνη καταστέλλει τις επιδράσεις της ανδρογενετικής αλωπεκίας. 

Τα αυξημένα επίπεδα αδενοσίνης προκαλούν υπνηλία.

Φωσφοραμιδίτης νουκλεοσιδίου

Οι νουκλεοσιδικοί φωσφοραμιδίτες συντίθενται από νουκλεοζίτες φυσικής και συνθετικής προέλευσης. Χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση ολιγομερών νουκλεοτιδίων ή ολιγονουκλεοτιδίων. Τα νουκλεοτιδικά ολιγομερή είναι τα σύντομα θραύσματα DNA / RNA. Η αντιδραστική αμινομάδα (εξωκυκλική) και το υδροξύλιο που υπάρχουν στους συνθετικούς και φυσικά απαντώμενους νουκλεοζίτες προστατεύονται κατάλληλα για να αποφευχθούν περιττές παρενέργειες. Η σωστή προστασία της αντιδραστικής υδροξυλομάδας του νουκλεοσιδικού αναλόγου πρέπει να την μετατρέψει σε αντίστοιχο φωσφοραμιδίτη. Ο φωσφοραμιδίτης στη συνέχεια ενσωματώνεται στο συνθετικό DNA / RNA.

Σχήμα: Νουκλεοσιδικός φωσφοραμιδίτης, 5 'άκρο προστατεύεται από DMT (4,4 3-dimethoxytrityl) group και 1 ′ end προστατεύεται από το cyanoethyl group https://commons.wikimedia.org/wiki/File:PhosphoramiditeXNUMX.png

Η στρατηγική φωσφοραμιδίτη επιτρέπει την ενσωμάτωση νουκλεοσιδικών ή νουκλεοσιδικών αναλόγων στη μέση της ολιγονουκλεοτιδικής αλυσίδας. Το νουκλεοζίτη πρέπει να έχει δύο ελεύθερες ομάδες υδροξυλίου ή μια πυρηνόφιλη ομάδα (μερκαπτο ή αμινο) και μια ελεύθερη ομάδα υδροξυλίου για την επιθυμητή ενσωμάτωση. 

Παρασκευάσματα νουκλεοσιδικού φωσφοραμιδίτη

Η διαδικασία σύνθεσης του φωσφοραμιδίτη νουκλεοσιδίου ολοκληρώνεται σε τρία κύρια στάδια:

Βήμα 1: η ελεύθερη υδροξυλομάδα του προστατευμένου νουκλεοσιδίου παρουσία ασθενούς οξέος υφίσταται επεξεργασία φωσφοροδιαμιδίτη. Ο 2-κυανοαιθυλ Ν, Ν, Ν ', Ν'-τετραϊσοπροπυλφωσφοροδιαμιδίτης είναι ένας αμιδίτης που χρησιμοποιείται γενικά για την εμπορική σύνθεση σταθερών νουκλεοσιδικών φωσφοραμιδιτών. 

Βήμα 2: εισαγωγή οργανικής βάσης Ν-αιθυλ-Ν, Ν-διισοπροπυλαμίνη (Βάση Hunig) στο μέσο για την παραγωγή διαμιδίτη νουκλεοσιδίου.

Στάδιο 3: το διάλυμα υποβάλλεται αργότερα σε επεξεργασία με αλκοόλη που αντιστοιχεί στην προστατευτική ομάδα φωσφορικών, όπως η χρήση 2-κυανοαιθανόλης με ασθενές οξύ.

Οι σχηματιζόμενοι νουκλεοσιδικοί φωσφοραμιδίτες αργότερα καθαρίζονται χρησιμοποιώντας χρωματογραφία στήλης πυριτικής πηκτής. 

Νουκλεοσιδική φωσφορυλάση πουρίνης | Λειτουργία φωσφορυλάσης νουκλεοσιδίου πουρίνης

Η φωσφορυλάση νουκλεοτιδίων πουρίνης (PNPase) καταλύει την αναστρέψιμη μετατροπή νουκλεοσιδίου και πουρίνης πουρίνης, όπως αναφέρεται στην ακόλουθη αντίδραση:

Πουρίνη νουκλεοζίτη + φωσφορικό -> Πουρίνη + α-D ριβόζη-1-φωσφορικό

Το PNPase είναι επίσης γνωστό ως φωσφορυλάση ινοσίνης και το συστηματικό όνομα είναι φωσφορική πουρίνη-φωσφορική ριβοσυλτρανσφεράση

Η PNPase σχετίζεται με την οικογένεια των γλυκοσυλοτρανσφερασών. Η PNPase δρα σε νουκλεοζίτες που περιέχουν σάκχαρο πέντε-άνθρακα, και ως εκ τούτου ονομάζεται πεντοσυλτρανσφεράση.

Εικόνα: Κρυσταλλική δομή φωσφορυλάσης νουκλεοσιδικής πουρίνης https://commons.wikimedia.org/wiki/File :rct.png

Η PNPase εμπλέκεται ενεργά στις βασικές οδούς όπως η νικοτινική, η νικοτιναμίδη, η πυριμιδίνη και οι πουρικές μεταβολικές οδοί.

Τα βασικά ένζυμα των γλυκοσυλοτρανσφερασών κατηγορίας είναι η κινάση θυμιδίνης, κινάση ουριδίνης, κινάση κυτιδίνης και κινάση δεοξυκυτιδίνης, τα οποία καταλύουν τη φωσφορυλίωση θυμιδίνης, ουριδίνης, κυτιδίνης και δεοξυκυτιδίνης, αντίστοιχα.

Κλινική σημασία: Μαζί με τη δεαμινάση αδενοσίνης, το PNPase ρυθμίζει τον μεταβολισμό της πουρίνης. Η μετάλλαξη σε οποιοδήποτε από αυτά τα ένζυμα έχει ως αποτέλεσμα τη συσσώρευση τριφωσφορικών δεοξυαδενοσίνης [(d) ATPs] που προκαλούν απόπτωση (προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος) στα λεμφοκύτταρα. Τέτοια συμβάντα στα λεμφοκύτταρα έχουν ως αποτέλεσμα SCID (σοβαρή συνδυασμένη ανοσοανεπάρκεια). 

Θεραπεία νουκλεοσιδίων για μείωση των μιτοχονδρίων

Τα μιτοχόνδρια είναι τα κυτταρικά οργανίδια που περιέχουν το αντίγραφο του κυκλικού DNA τους (είναι γνωστό ως μιτοχονδριακό DNA ή mtDNA). Μοιάζει με το βακτηριακό DNA ή το μονό κυκλικό χρωμόσωμα και επομένως ονομάζεται κύτταρο μέσα σε ένα κύτταρο.  

Το μιτοχονδριακό DNA περιέχει γονίδια που κωδικοποιούν το ένζυμο που απαιτείται στη διαδικασία αναπνοής για να παράγουν την ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία διαφόρων κυτταρικών διεργασιών. Ως εκ τούτου, τα μιτοχόνδρια είναι γνωστά ως το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας. Επομένως, το μιτοχονδριακό DNA πρέπει να διατηρείται για την ορθή λειτουργία του κυττάρου και άλλων κυτταρικών δραστηριοτήτων. Οι αλλαγές στο μιτοχονδριακό DNA προκαλούν βλάβες στην παραγωγή ενέργειας και στις κυτταρικές διεργασίες, με αποτέλεσμα τελικά το σύνδρομο μείωσης του μιτοχονδριακού DNA. 

Τα dNTPs που απαιτούνται για τη σύνθεση του μιτοχονδριακού DNA είναι τα ίδια με το κυτταρικό DNA αλλά πρέπει να υπάρχουν σε μια ισορροπημένη αναλογία εντός των μιτοχονδρίων. Μια ανισορροπία στην αναλογία των dNTP εντός των μιτοχονδρίων οδηγεί σε αλλαγές και αναντιστοιχίες στο μιτοχονδριακό DNA, που οδηγούν σε σύνδρομο μείωσης του μιτοχονδριακού DNA.

Η εισαγωγή dNTP ή άλλων δομικών στοιχείων όπως τα δεοξυνουκλεοσίδια μπορεί να βοηθήσει στη θεραπεία του συνδρόμου μείωσης του μιτοχονδριακού DNA αποκαθιστώντας την ισορροπία των dNTPs και επιδιορθώνοντας το μιτοχονδριακό DNA. Αυτό είναι γνωστό ως θεραπεία νουκλεοσιδίων.

Η στόχευση νουκλεοσιδίων στην πληγείσα περιοχή του σώματος είναι αρκετά δύσκολη, καθιστώντας δύσκολη την εξισορρόπηση των επιπέδων νουκλεοσιδίων στην τοποθεσία στόχου. Οι ερευνητές αυτές τις μέρες τροποποιούν τα νουκλεοσίδια για να τα καταστήσουν πιο αποτελεσματικά για να φτάσουν στην τοποθεσία-στόχο τους. Η στόχευση τροποποιημένου νουκλεοσιδίου με τέτοιο τρόπο θα αποδειχθεί αποτελεσματικότερος τρόπος αντιμετώπισης του συνδρόμου μείωσης του μιτοχονδριακού DNA με λιγότερα αποτελέσματα μετά.

Οι ερευνητές προσπαθούν να αναπτύξουν μια νέα, αποτελεσματική και αποδοτική προσέγγιση για την παραγωγή μιτοχονδριακού DNA μέσω τροποποιημένων νουκλεοσιδίων για την καταπολέμηση του συνδρόμου μείωσης του μιτοχονδριακού DNA. 

Οι ερευνητές αναμένουν ότι αυτή η μελέτη θα ανοίξει το δρόμο για την αντιμετώπιση του συνδρόμου μείωσης του μιτοχονδριακού DNA με τη βελτιστοποιημένη επιλογή της χρήσης νουκλεοσιδίων σε συνδυασμούς για αποτελεσματικά αποτελέσματα. 

συμπεράσματα

Σε αυτό το άρθρο έχουμε συζητήσει για τις σημαντικές φυσιολογικές πτυχές του νουκλεοσιδίου αδενοσίνης και του φωσφοραμιδίτη νουκλεοσιδίου. Έχουμε επίσης συζητήσει σύντομα για την εξάντληση του μιτοχονδριακού DNA σε αυτό το άρθρο.

Συνέντευξη Ε & Α

Q1 Είναι η αδενίνη ένα νουκλεοτίδιο;

Απάντηση: Η αδενίνη είναι μια αζωτούχος βάση πουρίνης (διπλού δακτυλίου) που υπάρχει ως δομικό συστατικό τόσο στους νουκλεοζίτες όσο και στα νουκλεοτίδια.

Ε2. Αναφέρετε ορισμένα παράγωγα του νουκλεοσιδίου αδενοσίνης;

Απάντηση: Παράγωγα ή ανάλογα νουκλεοσιδίων αδενοσίνης έχουν τεράστιες φυσιολογικές επιπτώσεις και χρησιμοποιούνται συχνά για να εξυπηρετήσουν διάφορους σκοπούς. Για παράδειγμα, τεκαδενόνη, σολεδενοσόνη, Ν6-τετραϋδροφουρανυλ-5'-χλωρο-5'-δεοξυαδενοσίνη, Ν- (1S, 2S) - 2-υδροξυ-κυκλοπεντυλο αδενοσίνη, regadenoson κλπ.

Ε3. Σημαντικοί ρόλοι της νουκλεοσίδης αδενοσίνης;

Απάντηση: Οι ερευνητές έχουν αναφέρει νουκλεοζίτη αδενοσίνης σε διάφορες μορφές φύσης. Βρίσκεται παντού στο γονιδίωμα ζωντανών οργανισμών, απαραίτητα βιομόρια (ATP, ADP, AMP κ.λπ.) και δρα ως δευτερεύων αγγελιοφόρος στις οδούς σηματοδότησης των κυττάρων.

Ε4. Μια βασική λειτουργία του φωσφοραμιδίτη νουκλεοσιδίου

Απάντηση: Οι νουκλεοσιδικοί φωσφοραμιδίτες χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ολιγονουκλεοτιδίων ή ολιγομερών νουκλεοτιδίων. Τα ολιγομερή νουκλεοτίδια είναι τα σύντομα θραύσματα DNA ή RNA.

Ε5. Πού βρίσκεται η φωσφορυλάση νουκλεοσιδικής πουρίνης;

Απάντηση: Η φωσφορυλάση νουκλεοσιδικής πουρίνης είναι ένα βασικό ένζυμο της οδού διάσωσης για τη βιοσύνθεση νουκλεοτιδίων. Έτσι, βρίσκεται σε πολλούς ιστούς. Μια πολύ υψηλότερη ποσότητα φωσφορυλάσης νουκλεοσιδικής πουρίνης εκφράζεται σε ημιτονοειδή ενδοθηλιακά κύτταρα, κύτταρα kupffer και ηπατοκύτταρα. Η φωσφορυλάση νουκλεοσιδικής πουρίνης χρησιμεύει επίσης ως δείκτης διαρροής για ηπατοκυτταρικό τραυματισμό, καθώς η έκφρασή της είναι περισσότερο στα ηπατικά κύτταρα και πολύ μικρότερη στους μύες.

Ε6. Κλινική σημασία της φωσφορυλάσης νουκλεοσιδικής πουρίνης;

Απάντηση: Η φωσφορυλάση νουκλεοσιδικής πουρίνης και η δεαμινάση αδενοσίνης παίζουν σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση του μεταβολικού κύκλου πουρίνης. Η μετάλλαξη φωσφορυλάσης νουκλεοσιδικής πουρίνης έχει ως αποτέλεσμα τη συσσώρευση dNTPs (τριφωσφορικά δεοξυνουκλεοσίδια) που ενεργοποιεί τον μηχανισμό απόπτωσης. Τέτοια συμβάντα στα λεμφοκύτταρα έχουν ως αποτέλεσμα SCID (σοβαρή συνδυασμένη ανοσοανεπάρκεια).

Ε7. Τι είναι η μείωση του μιτοχονδριακού DNA;

Απάντηση: Η ανισορροπία στο ποσοστό των dNTPs στο μιτοχονδριακό πλέγμα έχει ως αποτέλεσμα τη μειωμένη παραγωγή του μιτοχονδριακού DNA. Αυτό επηρεάζει την ορθή λειτουργία των μιτοχονδρίων, καθώς υπάρχουν πολλά γονίδια στο μιτοχονδριακό DNA που εκφράζουν την εκτέλεση βασικών λειτουργιών. Το μειωμένο μιτοχονδριακό DNA δεν μπορεί να εκτελέσει βασικές λειτουργίες. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως εξάντληση του μιτοχονδριακού DNA.

Ε8. Ποιος είναι ο καλύτερος δυνατός τρόπος αντιμετώπισης της μείωσης του μιτοχονδριακού DNA;

Απάντηση: Η στόχευση νουκλεοσιδίων στην πληγείσα περιοχή του σώματος είναι αρκετά δύσκολη, καθιστώντας δύσκολη την εξισορρόπηση των επιπέδων νουκλεοσιδίων στην τοποθεσία στόχου. Οι ερευνητές αυτές τις μέρες τροποποιούν τις νουκλεοζίτες για να διευκολύνουν τη στοχευμένη παράδοσή τους. Η στόχευση τροποποιημένου νουκλεοσιδίου με τέτοιο τρόπο θα αποδειχθεί αποτελεσματικότερος τρόπος αντιμετώπισης του συνδρόμου μείωσης του μιτοχονδριακού DNA με λιγότερα αποτελέσματα μετά.

Οι ερευνητές προσπαθούν να αναπτύξουν μια νέα, αποτελεσματική και αποδοτική θεραπεία για την παραγωγή μιτοχονδριακού DNA μέσω τροποποιημένων νουκλεοσιδίων για την καταπολέμηση του συνδρόμου μείωσης του μιτοχονδριακού DNA. Οι ερευνητές αναμένουν ότι αυτή η μελέτη θα ανοίξει το δρόμο για την αντιμετώπιση του συνδρόμου μείωσης του μιτοχονδριακού DNA με τη βελτιστοποιημένη επιλογή της χρήσης νουκλεοσιδίων σε συνδυασμούς για αποτελεσματικά αποτελέσματα. 

Ε9. Ποια είναι η κλινική σημασία της φωσφορυλάσης νουκλεοσιδικής πουρίνης;

Απάντηση: Μαζί με τη δεαμινάση αδενοσίνης, το PNPase ρυθμίζει τον μεταβολισμό της πουρίνης. Η μετάλλαξη σε οποιοδήποτε από αυτά τα ένζυμα έχει ως αποτέλεσμα τη συσσώρευση τριφωσφορικών δεοξυαδενοσίνης [(d) ATPs] που προκαλούν απόπτωση στα λεμφοκύτταρα. Τέτοια συμβάντα στα λεμφοκύτταρα έχουν ως αποτέλεσμα SCID (σοβαρή συνδυασμένη ανοσοανεπάρκεια).  

Ε10. Ποιες είναι οι πρόσθετες ομάδες που υπάρχουν στο νουκλεοσιδικό φωσφοραμιδίτη;

Απάντηση: Ο φωσφοραμιδίτης του νουκλεοσιδίου έχει επιπρόσθετα άκρο 5 'προστατεύεται από DMT (4,4'-διμεθοξυτριτύλιο) ομάδα και 3 'άκρο προστατεύεται από κυανοαιθύλ ομάδα

Σχετικά με τον Δρ. Abdullah Arsalan

Είμαι ο Αμπντουλάχ Αρσλάν, Ολοκλήρωσε το διδακτορικό μου στη Βιοτεχνολογία. Έχω 7 χρόνια ερευνητικής εμπειρίας. Έχω δημοσιεύσει έως τώρα 6 δημοσιεύσεις στα περιοδικά διεθνούς φήμης με μέσο συντελεστή αντίκτυπου 4.5 και λίγα ακόμη είναι υπό εξέταση. Έχω παρουσιάσει ερευνητικές εργασίες σε διάφορα εθνικά και διεθνή συνέδρια. Το αντικείμενο που ενδιαφέρομαι είναι η βιοτεχνολογία και η βιοχημεία με ιδιαίτερη έμφαση στη χημεία πρωτεϊνών, την ενζυμολογία, την ανοσολογία, τις βιοφυσικές τεχνικές και τη μοριακή βιολογία.

Ας συνδεθούμε μέσω του LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/abdullah-arsalan-a97a0a88/) ή του μελετητή Google (https://scholar.google.co.in/citations?user=AeZVWO4AAAAJ&hl=el).

Αφήστε ένα σχόλιο

Η διεύθυνση email σας δεν θα δημοσιευθεί. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται *

Lambda Geeks