Guanin er en viktig nitrogen base og har en sentral rolle i nukleinsyremetabolismen i organismen. Det kan syntetiseres i kroppen fra aminosyrer. På grunn av den høye energiforbruket til denne reaksjonen, oppstår imidlertid utvinning ofte via bergingsveien.
Hva er guanin?
Guanin er en av de fem nitrogenholdige baser som er medvirkende til konstruksjonen av DNA og RNA. Det er også en grunnleggende komponent i andre fysiologisk viktige molekyler slik som guanisintrifosfat (GTP). Guanin representerer en purinbase hvis grunnleggende kjemiske struktur består av en heterosyklisk aromatisk ring med seks atomer og en festet ring på fem. I kroppen forekommer det vanligvis som et mononukleotid med ribose eller deoksyribose og en fosfat rester. Sammen med ATP er mononukleotid GTP en energilager i sammenheng med energimetabolisme. I den dobbelte helixen av DNA er guanin knyttet til det komplementære nitrogen basecytosin via tre hydrogen obligasjoner. Siden dannelsen av fri guanin er veldig energiintensiv, gjenvinnes den i kroppen fra nukleinsyrer ved spalting (bergingsvei) og brukes igjen i form av et mononukleotid for nukleinsyresyntese. I kroppen er det nedbrutt til urinsyre. Guanin er et litt gulaktig fast stoff med en smeltepunkt på 365 grader. Det smelter under nedbrytning. Det er uoppløselig i Vann, men kan oppløses i syrer og baser.
Funksjon, effekt og oppgaver
Guanin er en komponent av nukleinsyrer og forskjellige nukleotider og nukleosider. Som en viktig kjernebase er den en av de sentrale molekyler av alle organismer. Sammen med de tre andre nukleins baser adenin, cytosin og tymin, det danner den genetiske koden. Som disse er det glykosidisk bundet til sukker deoksyribose i DNA. Tre påfølgende nukleins baser kode en aminosyre hver som et såkalt kodon. Flere kodoner koder dermed et protein som en kjede av påfølgende aminosyrer. Den genetiske koden er lagret i DNA. Innenfor den dobbelte helixen av DNA er det en komplementær kjede med de respektive komplementære nukleinsbasene. Det er knyttet til den kodonogene kjeden av hydrogen binding og er ansvarlig for stabiliteten til den genetiske informasjonen. Innen RNA spiller guanin en viktig rolle i proteinsyntese, sammen med de andre nukleinbaser. Viktige mellomprodukter i metabolismen er også nukleosidene guanisin og deoxyguanisine. Videre er nukleotidene guanisimonofosfat (GMP), guanisindifosfat (BNP) og guanisintrifosfat (GTP) også ansvarlige for energimetabolisme i tillegg til ATP og ADP. DNA-nukleotider forekommer også i metabolismen som mellomforbindelser.
Dannelse, forekomst, egenskaper og optimale verdier
Guanin har sentral betydning i metabolismen av alle organismer. Siden det er en komponent av nukleinsyrer, det forekommer også fritt som et mellomprodukt i metabolismen. I den menneskelige organismen kan den syntetiseres fra aminosyrer. Imidlertid er biosyntese veldig energikrevende. Derfor blir den gjenvunnet fra nukleic syrer via Salvage Pathway i form av et nukleotid. I bergingsveien blir gratis purinbaser som adenin, guanin og hypoksantin skåret ut fra eksisterende nukleinsyre, og i sin tur dannes nye mononukleotider. Denne prosessen er mye mer energieffektiv enn den nye syntesen av guanin og dens mononukleotid. Mononukleotidet brukes på nytt for nukleinsyresyntese. Dermed representerer bergingsveien en resirkuleringsprosess. Under nedbrytningen av guanin, urinsyre dannes via mellomproduktet xantin. Purindegradering i kroppen er den viktigste kilden til urinsyre. Hos fugler, reptiler og flaggermus er guanin et viktig utskillelsesprodukt for nitrogen, sammen med urinsyre. Fordi dette deigholdige produktet inneholder lite Vann og brukes også dårlig til energiproduksjon, det skilles ut direkte, spesielt av fugler og flaggermus. Fordi utskillelsen reduserer totalen masseden flying evnen til disse dyrene forbedres. Den utskilte guaninen danner den såkalte guano, spesielt på kalkholdige jordarter etter forvitring. Guano er en veldig verdifull gjødsel rik på fosfor og nitrogen.
Sykdommer og lidelser
Når guaninmetabolismen forstyrres, Helse problemer kan oppstå. For eksempel, når enzymet hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase (HGPRT) er defekt, blir bergingsveien forstyrret. Det såkalte Lesch-Nyhan syndromet utvikler seg fra dette. I denne sykdommen utvinnes guaninmononukleotider ikke tilstrekkelig fra kjernen syrer. I stedet er det økt nedbrytning av guanin. Store mengder urinsyre dannes i kroppen. Derfor kalles også denne sykdommen hyperurikemi syndrom. I alvorlige tilfeller oppstår autoaggresjon, kognitiv svikt og til og med ekstern aggresjon. Pasienter skader seg ofte. For det meste blir gutter rammet fordi den autosomale recessive lidelsen er forårsaket av en gen mutasjon på X-kromosomet. Hos jenter, begge X kromosomer måtte påvirkes av mutasjonen, men dette er sjelden. Hvis Lesch-Nyhan syndrom blir ubehandlet, dør barn i barndommen. Guanin-nedbrytning kan hemmes ved bruk av narkotika og en spesiell kosthold. Symptomene kan dermed lindres delvis. Dessverre kan imidlertid ikke Lesch-Nyhan syndrom behandles kausalt. Hyperuricemias kan også forekomme i forbindelse med andre sykdommer eller andre genetiske defekter. Primære hyperurikemi er en prosent genetisk og 99 prosent på grunn av nedsatt utskillelse av urinsyre i nyrene. Det er også sekundære former for hyperurikemi. For eksempel sykdommer assosiert med økt celleforfall, for eksempel leukemi eller visse blod sykdommer, kan føre til økt produksjon av puriner og dermed urinsyre. Medisiner eller alkoholisme kan også føre til forstyrrelser av purinmetabolisme. Som et resultat av økte urinsyrekonsentrasjoner, gikt angrep kan oppstå på grunn av urinsyre nedbør i skjøter. Inkludert i behandlingen er lavpurin kosthold og derfor et lav-guanin diett.
