Et nukleosid består alltid av en nukleinbase knyttet til monosakkaridet ribose eller deoksyribose ved en N-glykosidbinding. Alle 5 nukleins baser - byggesteinene til DNA og RNA dobbel og enkelt helix - kan omdannes enzymatisk til nukleosider. Noen glykosider har fysiologisk betydning som adenosin, som er den grunnleggende byggesteinen for ADP og ATP i mobilnettet energimetabolisme.
Hva er nukleosider?
De doble helixene av DNA og de enkle helixene av RNA er dannet fra sekvenser med bare fem forskjellige nukleiner baser i form av nukleotider. Alle fem nukleins baserhvorav adenin og guanin er den grunnleggende strukturen basert på de fem- og seksledede ringene av purin, og cytosin, tymin og uracil er basert på den aromatiske seksleddede ringen av pyrimidin, kan kombinere N-glykosidisk med monosakkaridet ribose henholdsvis deoksyribose. Hydroksylgruppen (-OH) på C-atom 1 av pentose reagerer med aminogruppen (-NH2) i nukleinbasen for å danne og splitte et H2O-molekyl. Når en ribose eller deoksyriboserest er festet, omdannes adenin til adenosin eller henholdsvis deoksyadenosin. På samme måte omdannes purinbase guanin til henholdsvis guanosin og deoksyguanosin. De tre purinbasene tymin, cytosin og uracil transformeres til tymidin, cytidin og uridin ved tilsetning av riboseresten, eller mottar prefikset "deoksy-" hvis det tilsettes sukker rest består av deoksyribose. I tillegg eksisterer et stort antall modifiserte nukleosider, hvorav noen spiller en rolle i overførings-DNA (tDNA) og ribosomalt RNA (rRNA). Kunstig produserte, modifiserte, nukleosider, såkalte nukleosidanaloger fungerer delvis som antivirale midler og brukes spesielt for å bekjempe retrovirus. Noen nukleosidanaloger viser cytostatisk aktivitet, så de brukes til å bekjempe visse kreft celler.
Funksjon, handling og roller
En av de viktigste funksjonene til de fem grunnleggende nukleosidene er å omdannes til nukleotider med tilsetning av a fosfat gruppe til pentosen, og som nukleotider, for å danne byggesteinene til DNA og RNA. I modifisert form utfører noen nukleosider også oppgaver i katalysen av visse metabolske prosesser. For eksempel den såkalte “aktive metionin”(S-adenosyl-metionin) tjener som en donor av metylgrupper. I noen tilfeller fungerer nukleosider også i sin nukleotidform som byggesteiner for gruppeoverførende koenzymer. Eksempler inkluderer riboflavin (vitamin B2), som fungerer som en forløper for mange koenzymer og dermed spiller en sentral rolle i mange metabolske prosesser. I energiforsyningen til celler, adenosin spiller en veldig viktig rolle som adensindifosfat (ADP) og som adenosintrifosfat (ATP). ATP kan beskrives som en universell energibærer og fungerer også som en fosfat giver i veldig mange metabolske prosesser som involverer fosforylering. Guanosintrifosfat (GTP) er energibæreren i den såkalte sitratsyklusen i mitokondrier. Nukleotider er også komponenter i koenzym A og vitamin B12. Nukleosidene uridin og cytidin brukes i kombinasjon som narkotika å behandle nervebetennelse og muskelsykdommer. For eksempel brukes stoffet til nerverot betennelse av ryggraden og lumbago. Modifiserte nukleosider, såkalte nukleosidanaloger, viser i noen tilfeller virostatisk effekt mot retrovirus. De brukes i narkotika mot for eksempel herpes simplex-virus og HIV virus. Andre nukleosidanaloger med cytostatisk aktivitet spiller en rolle i kreft behandling.
Dannelse, forekomst, egenskaper og optimale verdier
Nukleosider består helt av karbon, hydrogen, oksygenog nitrogen. Alle stoffer er rikelig nesten overalt på jorden. Sporelementer og sjeldne mineraler er ikke nødvendig for å bygge nukleosider. Likevel syntetiserer kroppen ikke nukleosider fra bunnen av fordi syntesen er kompleks og energikrevende. Derfor tar menneskekroppen motsatt vei og oppnår nukleosider hovedsakelig fra nedbrytningsprosesser i mellomliggende purin- og pyrimidinmetabolisme (bergingsvei). Nukleosider deltar i en rekke enzymatisk-katalytiske metabolske prosesser i ren form eller i den fosforylerte form som nukleotider. Spesielt bemerkelsesverdig er funksjonen av adenosin i form av ATP og ADP i den såkalte respirasjonskjeden. Nukleotid guanintrifosfat spiller en avgjørende rolle i den såkalte sitratsyklusen. I sykluser foregår prosesser innenfor mitokondrier av celler. Siden nukleosider nesten alltid er tilstede i store mengder i bundet form eller som funksjonelle bærere i praktisk talt alle kroppsceller, er det ingen generell grense eller retningslinje for en optimal konsentrasjon. Bestemmelse av konsentrasjon av spesifikke nukleosider eller nukleotider i blod plasma kan være nyttig for diagnoser og differensialdiagnoser.
Sykdommer og lidelser
Nukleosider er en aktiv del av mange metabolske prosesser, og deres funksjoner kan sjelden betraktes isolert. Forstyrrelser involverer vanligvis komplekse enzymatisk-katalytiske prosesser som blir avbrutt eller inhibert på bestemte steder, noe som fører til tilsvarende symptomer. Sykdommer som forårsaker metabolske abnormiteter i nukleosider involverer vanligvis også purin- eller pyrimidinmetabolisme fordi de fem basale nukleosidene bærer enten purin- eller pyrimidin-ryggrad. En kjent lidelse i purinmetabolisme er forårsaket av det velkjente Lesch-Nyhan syndromet, en arvelig sykdom som forårsaker en mangel på hypoksantin-guanin fosforibosyltransferase (HGPRT). Enzymmangel forhindrer resirkulering av visse nukleinbaser, noe som resulterer i en kumulativ akkumulering av hypoksantin og guanin. Dette utløser igjen hyperurikemi, en forhøyet urinsyre nivå, som fører til gikt. Den forhøyede urinsyre nivå fører til innskudd på skjøter og seneskede, som kan forårsake smertefulle symptomer. En veldig sjelden arvelig sykdom manifesterer seg i mangel på adenylosuccinatlyase, noe som fører til problemer i purinmetabolismen. Sykdommen forårsaker muskeltrakting og forsinket fosterutvikling med et alvorlig forløp.
