Nukleozīdi

A Nukleozīds vienmēr sastāv no nukleobāzes, kas ar N-glikozīda saites palīdzību ir saistīta ar monosaharīdu ribozi vai dezoksiribozi. Visus 5 nukleozīdus - DNS un RNS dubultās un atsevišķās helices veidojošos blokus - var fermentatīvi pārveidot par nukleozīdiem. Dažiem glikozīdiem ir fizioloģiska nozīme, piemēram, adenozīnam, kas veido ADP un ATP pamata elementu šūnu enerģijas metabolismā.

Kas ir nukleozīdi?

Divkāršās DNS un RNS helikāzes tiek veidotas no tikai piecu dažādu nukleobāžu sekvencēm nukleotīdu formā.

Visas piecas nukleobāzes, no kurām adenīns un guanīns ir balstītas uz purīna un citozīna, timīna un uracila piecu un sešu locekļu gredzenu uz pirimidīna aromātiskā sešu locekļu gredzena, var apvienot ar monosaharīdu ribozi vai dezoksiribozes N-glikozīdu. Pentozes 1. atomā esošā hidroksilgrupa (-OH) reaģē ar nukleozās bāzes aminogrupu (-NH2), veidojot un sadalot H2O molekulu. Kad ir pievienots ribozes vai dezoksiribozes atlikums, adenīns tiek pārveidots par adenozīnu vai dezoadenozīnu.

Līdzīgi purīna bāzes guanīns tiek pārveidots par guanozīnu vai dezoksiguanozīnu. Trīs purīna bāzes timīns, citozīns un uracils tiek pārveidoti timidīnā, citidīnā un uridīnā, pievienojot ribozes atlikumu, vai arī tiem tiek dots priedēklis “deoksi-”, ja cukura atlikumu veido dezoksiriboze. Turklāt ir virkne modificētu nukleozīdu, no kuriem daži spēlē lomu pārnešanas DNS (tDNS) un ribosomālajā RNS (rRNS).

Mākslīgi ražoti, modificēti nukleozīdi, tā sauktie nukleozīdu analogi, darbojas, piem. T.kā pretvīrusu līdzekļiem un tiek īpaši izmantoti, lai apkarotu retrovīrusus. Dažiem nukleozīdu analogiem ir citostatisks efekts, tāpēc tos izmanto, lai apkarotu noteiktas vēža šūnas.

Funkcija, efekts un uzdevumi

Viena no svarīgākajām piecu pamatnukleozīdu funkcijām ir jāpārvērš nukleotīdos, pievienojot pentozei fosfātu grupu, un veidojot DNS un RNS celtniecības blokus kā nukleotīdus.

Daži nukleozīdi arī veic uzdevumus noteiktu metabolisma procesu katalizēšanā modificētā formā. Piemēram, tā sauktais “aktīvais metionīns” (S-adenozilmetionīns) kalpo par metilgrupu donoru. Dažos gadījumos nukleozīdi to nukleotīdu formā darbojas arī kā grupas pārnesošo koenzīmu celtniecības bloki. To piemēri ir riboflavīns (B2 vitamīns), kas kalpo kā daudzu koenzīmu priekšgājējs un tādējādi spēlē galveno lomu daudzos metabolisma procesos.

Šūnu energoapgādē adenozīnam ir ļoti liela nozīme kā adenīna difosfātam (ADP) un kā adenozīna trifosfātam (ATP). ATP var raksturot kā universālu enerģijas nesēju, un tas kalpo arī kā fosfāta donors daudzos metabolisma procesos, kas saistīti ar fosforilēšanu. Guanozīna trifosfāts (GTP) ir enerģijas nesējs tā sauktajā citrāta ciklā mitohondrijos. Nukleotīdi ir arī daļa no koenzīma A un vitamīna B12.

Nukleozīdus uridīnu un citidīnu lieto kombinācijā kā zāles neirīta un muskuļu slimību ārstēšanai. Piemēram, līdzekli lieto pret nervu sakņu iekaisumu uz mugurkaula un lumbago. Modificētie nukleozīdi, tā sauktie nukleozīdu analogi, parāda z. T. virostatiska iedarbība pret retrovīrusiem. Tos lieto narkotikās, kuras lieto pret z. B. pret herpes simplex vīrusu un pret HI vīrusiem. Citus nukleozīdu analogus ar citostatisku efektu spēlē cīņā pret vēzi.

Izglītība, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības

Nukleozīdi sastāv tikai no oglekļa, ūdeņraža, skābekļa un slāpekļa. Visas vielas ir bagātīgas gandrīz visur uz zemes. Mikroelementi un reti minerāli nav nepieciešami nukleozīdu veidošanai. Tomēr ķermenis sintezē nukleozīdus no nulles, jo sintēze ir sarežģīta un patērē enerģiju.

Tāpēc cilvēka ķermenis izvēlas pretēju ceļu, galvenokārt iegūst nukleozīdus no noārdīšanās procesiem purīna un pirimidīna starpproduktu metabolismā (glābšanas ceļš). Nukleozīdi tīrā veidā vai fosforilētā veidā kā nukleotīdi piedalās daudzos fermentatīvi katalītiskos metabolisma procesos. Īpaši ievērības cienīga ir adenozīna funkcija ATP un ADP formā tā sauktajā elpošanas ķēdē. Nukleotīdu guanīna trifosfātam ir izšķiroša loma tā sauktajā citrāta ciklā.

Ciklu laikā procesi notiek šūnu mitohondrijos. Tā kā nukleozīdi gandrīz vienmēr lielos daudzumos atrodas saistītā formā vai kā funkciju nesēji praktiski visās ķermeņa šūnās, optimālai koncentrācijai nav vispārēju ierobežojumu vai orientējošās vērtības. Dažu nukleozīdu vai nukleotīdu koncentrācijas noteikšana asins plazmā var būt noderīga diagnozei un diferenciāldiagnozei.

Slimības un traucējumi

Nukleozīdi ir daudzu metabolisma procesu aktīva sastāvdaļa, un to funkcijas tikai reti var aplūkot izolēti. Traucējumi parasti ir saistīti ar sarežģītiem fermentatīvi-katalītiskiem procesiem, kas tiek pārtraukti vai kavēti noteiktos punktos un noved pie atbilstošiem simptomiem.

Slimības, kas izraisa nukleozīdu metabolisma traucējumus, lielākoties ietekmē arī purīna vai pirimidīna metabolismu, jo pieciem pamata nukleozīdiem ir vai nu purīna, vai pirimidīna skelets. Plaši pazīstamus purīna metabolisma traucējumus izraisa plaši pazīstamais Leša-Nīhana sindroms - iedzimta slimība, kas izraisa hipoksantīna-guanīna fosforibosiltiltransferāzes (HGPRT) deficītu. Fermentu deficīts neļauj pārstrādāt noteiktas nukleobāzes, tādējādi uzkrājoties hipoksantīnam un guanīnam.

Tas, savukārt, izraisa hiperurikēmiju, paaugstinātu urīnskābes līmeni, kas noved pie podagras. Paaugstināts urīnskābes līmenis noved pie nogulsnēm locītavās un cīpslu apvalkos, kas var izraisīt sāpīgus simptomus. Ļoti reta iedzimta slimība izpaužas ar adenosukcinātu lināzes deficītu, kas izraisa problēmas ar purīna metabolismu. Slimība izraisa muskuļu raustīšanos un aizkavētu, nopietnu bērna attīstību.