The siklik GMP , monophosphate guanosin juga dikenal sebagai monophosphate guanosin siklik atau guanosin 3 dari', 5'-monofosfat adalah nukleotida yang terlibat dalam berbagai proses sel siklik, terutama yang signaling terkait dan komunikasi antar.
Ini dijelaskan untuk pertama kalinya lebih dari 40 tahun yang lalu, tak lama setelah penemuan AMP siklik analognya, yang berbeda darinya dalam hal basa nitrogen, karena ia bukan nukleotida guanin tetapi adenin.
Struktur kimia siklik Guanosine monophosphate atau GMP (Sumber: en: Pengguna: Diberri via Wikimedia Commons)
Seperti nukleotida siklik lainnya seperti AMP siklik atau CTP siklik (cyclic cytidine monophosphate) yang disebutkan di atas, struktur GMP siklik menentukan sifat kimia dan aktivitas biologisnya, selain membuatnya lebih stabil daripada mitranya.
Nukleotida ini diproduksi oleh enzim yang dikenal sebagai guanylyl cyclase dan mampu menembakkan kaskade pensinyalan dari protein kinase GMP yang bergantung pada siklik, dengan cara yang mirip dengan AMP siklik.
Ini telah dijelaskan tidak hanya pada mamalia, yang merupakan hewan yang sangat kompleks, tetapi juga pada prokariota yang paling sederhana, termasuk dalam kerajaan eubacteria dan archaea. Keberadaannya di tumbuhan masih menjadi bahan perdebatan, tetapi bukti menunjukkan bahwa ia tidak ada dalam organisme ini.
Pembentukan dan degradasi
Konsentrasi intraseluler nukleotida guanin siklik, serta adenin, sangat rendah, terutama jika dibandingkan dengan analog non-sikliknya yang mono-, di- atau trifosfat.
Namun, tingkat nukleotida ini dapat diubah secara selektif dengan adanya rangsangan hormonal tertentu dan faktor lain yang berperilaku sebagai pembawa pesan utama.
Metabolisme GMP siklik sebagian tidak bergantung pada metabolisme AMP siklik dan nukleotida analog lainnya. Ini dihasilkan dari GTP oleh sistem enzim yang dikenal sebagai guanylyl cyclase atau guanylate cyclase, yang merupakan enzim yang larut sebagian di sebagian besar jaringan.
Enzim guanylate cyclase bertanggung jawab untuk "siklisasi" gugus fosfat di posisi 5 'dari residu gula (ribosa), menyebabkan pengikatan fosfat yang sama ke dua gugus OH yang berbeda dalam molekul yang sama.
Enzim ini sangat melimpah di usus kecil dan paru-paru mamalia dan sumber paling aktif ditemukan di sperma spesies bulu babi. Dalam semua organisme yang telah dipelajari, itu tergantung pada ion mangan divalen, yang membedakannya dari siklase adenilat, yang bergantung pada magnesium atau seng.
Degradasi GMP siklik dimediasi oleh fosfodiesterase nukleotida siklik yang tampaknya tidak spesifik, karena telah ditunjukkan bahwa enzim yang sama mampu menggunakan AMP siklik dan GMP siklik sebagai substrat yang dapat dihidrolisis.
Kedua proses, pembentukan dan degradasi, dikontrol dengan hati-hati secara intraseluler.
Struktur
Struktur GMP siklik tidak jauh berbeda dengan nukleotida siklik lainnya. Sesuai namanya (guanosine 3 ', 5'-monophosphate) memiliki gugus fosfat yang terikat pada oksigen pada karbon pada posisi 5' dari gula ribosa.
Gula ribosa tersebut dihubungkan pada waktu yang sama dengan basa nitrogen cincin guanin heterosiklik melalui ikatan glikosidik dengan karbon pada posisi ribosa 1 '.
Gugus fosfat yang terikat pada atom oksigen pada posisi 5 'ribosa ditransfusi melalui ikatan fosfodiester, yang terjadi antara gugus fosfat yang sama dan oksigen karbon pada posisi ribosa 3', sehingga membentuk 3'-5'- "trans-fused" fosfat (3'-5'- trans -fusi fosfat).
Fusi gugus fosfat atau "siklisasi" nya menyebabkan peningkatan kekakuan molekul, karena membatasi rotasi bebas ikatan di cincin furan ribosa.
Seperti juga berlaku untuk AMP siklik, ikatan glikosidik antara cincin guanin dan ribosa dan kebebasan rotasinya merupakan parameter struktural penting untuk pengenalan spesifik GMP siklik.
fitur
Tidak seperti banyak fungsi yang sangat bervariasi yang dimiliki oleh nukleotida siklik analog seperti AMP siklik, fungsi GMP siklik sedikit lebih terbatas:
1-Berpartisipasi dalam proses pensinyalan sebagai respons terhadap stimulasi cahaya pigmen visual. Konsentrasinya diubah karena aktivasi protein G yang merasakan stimulus cahaya dan berinteraksi dengan fosfodiesterase siklik yang bergantung pada GMP.
Perubahan tingkat nukleotida ini mengubah permeabilitas membran sel mata berbentuk batang menjadi ion natrium, menyebabkan perubahan lain yang menghentikan transmisi stimulus ke saraf optik.
2-Ini memiliki fungsi dalam kontraksi otot dan siklus relaksasi otot polos sebagai respons terhadap oksida nitrat dan senyawa kimia lainnya dari berbagai alam.
3-Peningkatan konsentrasinya karena respons terhadap peptida natriuretik terkait dengan regulasi pergerakan ion natrium dan air melalui membran sel.
4-Dalam beberapa organisme, GMP siklik dapat bersaing dengan AMP siklik untuk fosfodiesterase nukleotida siklik, dan penambahan GMP siklik dapat berkontribusi pada peningkatan konsentrasi AMP siklik dengan mengurangi degradasinya.
5-Bakteri seperti E. coli meningkatkan kadar GMP sikliknya saat terpapar kemo-atraktan, yang menunjukkan bahwa nukleotida ini terlibat dalam proses pensinyalan sebagai respons terhadap rangsangan kimiawi ini.
6-Telah ditentukan bahwa GMP siklik juga memiliki implikasi penting dalam proses vasodilatasi dan ereksi pada mamalia.
7-Banyak saluran ion gerbang (kalsium dan natrium) diatur oleh ligan intraseluler yang secara khusus menggunakan GMP siklik.
Referensi
- Botsford, JL (1981). Nukleotida Siklik dalam Prokariota. Ulasan Mikrobiologi, 45 (4), 620-642.
- Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biochemistry (edisi ke-4th). Boston, AS: Brooks / Cole. CENGAGE Learning.
- Hardman, J., Robison, A., & Sutherland, E. (1971). Nukleotida siklik. Ulasan Tahunan di Physiology, 33, 311–336.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Lehninger Biokimia. Omega Editions (edisi ke-5).
- Newton, RP, & Smith, CJ (2004). Nukleotida siklik. Fitokimia, 65, 2423-2437.