Гуанозин є нуклеозидом пуринової основи гуаніну і утворюється додаванням простої цукрової рибози. Якщо додається дезоксирибоза, а не рибоза, це дезоксигуанозин.
Гуанозин входить до складу спіралей і подвійних спіралей РНК. Аналог дезоксигуанозин входить до складу ДНК. Як гуанозинтрифосфат (GTP) з трьома приєднаними фосфатними групами, гуанозин є важливим запасом енергії та донором фосфатних груп у межах цитратного циклу в мітохондріях клітин.
Що таке гуанозин?
Гуанозин - нуклеозид гуанінової основи пурину. Він створюється додаванням рибозної групи через N-глікозидний зв’язок. У випадку аналога дезоксигуанозину приєднана пентоза складається з групи дезоксирибози.
Гуанозин та дезоксигуанозин є компонентами одинарних та подвійних спіралей РНК та ДНК. Комплементарна основа утворює цитозин основи піримідину або його нуклеозиду цитидин та дезоксицитидин, до якого гуанозин пов'язаний у вигляді пари основ із потрійною водневою зв’язкою. З додатково приєднаними фосфатними групами гуанозин утворює важливу функціональну частину так званого циклу лимонної кислоти всередині дихального ланцюга як гуанозиндифосфат (ВВП) і як гуанозинтрифосфат (GTP).
Це ланцюг каталітично керованих процесів в енергетичному обміні, що відбувається в мітохондріях клітин. ГТП виступає як накопичувач енергії та донор фосфатних груп. Під дією певного ферменту GTP може бути перетворений у циклічний монофосфат гуанозину шляхом розщеплення двох фосфатних груп, що відіграє особливу роль у передачі сигналів всередині клітини. У дещо зміненому вигляді ГТП бере на себе транспортні завдання того, що відомо як Ran-GTP для необхідного транспортування речовин між ядром клітини та цитозолом, долаючи клітинну мембрану.
Функція, ефект та завдання
Подвійні та поодинокі спіралі ДНК генетичного матеріалу та РНК складаються з ланцюжка лише чотирьох різних нуклеобаз, основи гуаніну та аденіну базуються на пуриновому скелеті, який складається з п'яти- та шестичленного кільця.
Дві основи цитозин і тимін втілюють основи піримідину з ароматичним шестичленним кільцем. Нуклеобазу урацилу слід розглядати як виняток, який майже ідентичний тиміну і займає місце тиміну в РНК. Однак довгі ланцюги спіралей складаються не з незмінних нуклеїнових кислот, а з їх нуклеотидів. Нуклеобази перетворюються в рибози або дезоксирибози шляхом додавання рибозної групи (РНК) або дезоксирибозної групи (ДНК), і відповідний нуклеотид трансформується додаванням однієї або декількох фосфатних груп. Що стосується гуаніну, це монофосфат гуанозину або дезоксигуанозинмонофосфат, який включений як ланка у довголанцюгові спіралі РНК та ДНК.
Як компонент ДНК та РНК, гуанозин - як і інші нуклеотиди - не грає активної ролі, а натомість кодує відповідні білки, які синтезуються в клітині за допомогою копій ланцюга ДНК. Гуанозин грає активну роль у вигляді ГТФ та ВВП в циклі лимонної кислоти в дихальному ланцюзі як донор фосфатної групи. У модифікованій формі монофосфату гуанозину нуклеотид також бере активну роль і виступає в якості послаблюючої речовини для внутрішньоклітинного транспорту сигналу, що особливо важливо для анаболічних процесів у синтезі білка. У формі Ran-GTP нуклеотид виступає спеціалізованим транспортним засобом для транспортування речовин з ядра клітини через ядерну мембрану в цитозол.
Освіта, виникнення, властивості та оптимальні значення
Хімічна формула гуанозину - C10H13N5O5 і показує, що нуклеозид складається виключно з вуглецю, водню, азоту та кисню. Вони є молекулами, які доступні практично в необмеженій кількості на землі. Рідкісні мікроелементи або мінерали не входять до складу гуанозину.
Гуанозин зустрічається - здебільшого у формі однойменного нуклеотиду - за кількома винятками у всіх людських клітинах як компонент ДНК та РНК, а також у мітохондріях та цитозолі клітин. Організм здатний синтезувати гуанозин в межах пуринового обміну в дуже складному процесі. Однак екстракція гуанозину за допомогою процесу спасительного шляху є кращим. Сполуки більш високої цінності, що містять нуклеобази або нуклеотиди, деградують ферментативно та каталітично таким чином, що нуклеозиди, такі як гуанозин, можуть бути перероблені.
Для організму це має перевагу в тому, що процеси біохімічного руйнування є менш складними, а отже, менш схильними до помилок і тим, що відбувається менше енергії, тобто менше АТФ і менше споживання GTP. Складність та швидкість, з якою гуанозин та його моно-, ди- та трифосфати беруть участь у каталітичних реакціях, не дозволяють прямо сказати про оптимальну концентрацію в сироватці крові.
Хвороби та розлади
Множинні метаболічні процеси, в яких гуанозин бере участь разом з іншими нуклеозидами і особливо у фосфорильованій формі як нуклеотид, означають, що в деяких точках метаболізму можуть виникати функціональні порушення.
Перш за все, саме генетичні дефекти можуть призвести до відсутності певних ферментів або пригнічення їх біоактивності. Відомий генетичний дефект, пов'язаний з X, призводить до синдрому Леша-Ніхана. Синдром спричиняє збої в роботі рятівного шляху пуринового обміну, тому організму доводиться все частіше йти анаболічним шляхом нового синтезу. Генетичний дефект, який може успадковуватися рецесивно, призводить до функціональної недостатності гіпоксантин-гуанін-фосфорибосілтрансферази (HGPRT).
Незважаючи на посилення нового синтезу, існує дефіцит гуанозину та його біоактивних похідних. Це пов’язано із надмірним виробленням сечової кислоти, що викликає такі супутні симптоми, як утворення сечових та ниркових каменів. Постійно підвищений рівень сечової кислоти може призвести до осідання кристалів сечової кислоти в тканині і викликати хворобливі напади подагри. Неврологічні розлади, включаючи схильність до самопошкодження, ще серйозніші.
