GUANIN: CIRI, STRUKTUR, FORMASI DAN FUNGSI - BIOLOGI - 2025

The guanin adalah basa nitrogen yang berfungsi untuk biosintesis guanylate monofosfat dan 5'-5'-monofosfat deoxiguanilato tersebut. Kedua zat tersebut masing-masing merupakan bagian dari RNA dan DNA, yang menyimpan informasi genetik sel.

Asam ribonukleat (RNA) dan asam deoksiribonukleat (DNA) terdiri dari nukleotida, yang terdiri dari basa nitrogen yang terikat pada gula dan gugus fosfat.

Sumber: NEUROtiker

Guanin, selain menjadi bagian dari asam nukleat, dalam bentuk nukleosida monofosfat, difosfat dan trifosfat (GMP, GDP dan GTP) berpartisipasi dalam proses-proses seperti metabolisme energi, penerjemahan sinyal intraseluler, fisiologi fotoreseptor dan fusi vesikel.

Struktur kimia

Struktur kimia guanin (2-amino-6-hydroxypurine) adalah cincin purin heterosiklik, terdiri dari sistem dua cincin yang saling terkait: satu cincin pirimidin dan cincin lainnya adalah imidazol.

Cincin heterosiklik Guanin berbentuk datar dengan beberapa ikatan rangkap terkonjugasi. Selain itu, ia memiliki dua bentuk tautomerik, bentuk keto dan enol, antara gugus C-1 dan N-6.

karakteristik

Ciri-ciri guanine adalah sebagai berikut:

- Guanin adalah zat apolar. Ini tidak larut dalam air, tetapi larut dalam larutan pekat asam atau basa kuat.

- Dapat diisolasi sebagai padatan putih, dengan rumus empiris C ₅ H ₅ N ₅ O, dan berat molekul 151,3 g / mol.

- Sifat DNA dalam menyerap cahaya pada 260 nm sebagian disebabkan oleh struktur kimia guanin.

- Dalam DNA, guanin membentuk tiga ikatan hidrogen. Gugus karbonil C-6 adalah akseptor ikatan hidrogen, gugus N-1 dan gugus amino C-2 adalah donor ikatan hidrogen.

Untuk alasan ini, dibutuhkan lebih banyak energi untuk memutuskan ikatan antara guanin dan sitosin, daripada adenin dengan timin, karena pasangan terakhir hanya dihubungkan oleh dua ikatan hidrogen.

- Di dalam sel, ia selalu ditemukan sebagai bagian dari asam nukleat atau sebagai GMP, GDP dan GTP, tidak pernah dalam bentuk bebasnya.

Biosintesis

Molekul guanin, seperti purin lainnya, disintesis de novo dari 5-fosforibosil-1-pirofosfat (PRPP), melalui reaksi yang dikatalisasi oleh enzim.

Langkah pertama terdiri dari penambahan gugus amino, dari glutamin, menjadi PRPP dan terbentuk 5-fosforibosilamin (PRA).

Selanjutnya, secara berurutan, terjadi penambahan glisin, aspartat, glutamin, format, dan karbondioksida ke dalam PRA. Dengan cara ini, metabolit perantara yang disebut inosine 5'-monophosphate (IMP) terbentuk.

Selama proses ini, energi bebas digunakan dari hidrolisis ATP (adenosin 5'-trifosfat), yang menghasilkan ADP (adenosin 5'-difosfat) dan Pi (fosfat anorganik).

Oksidasi IMP bergantung pada NAD ⁺ (nicotinamide adenine dinucleotide), menghasilkan xanthine 5'-monophosphate (XMP). Penambahan gugus amino ke XMP menghasilkan molekul guanylate.

Regulasi biosintesis guanylate terjadi di awal, saat PRA terbentuk, dan di akhir, saat oksidasi IMP terjadi. Regulasi terjadi oleh umpan balik negatif: nukleotida GMP menghambat enzim di kedua tahap.

Selama degradasi metabolik nukleotida, basa nitrogen didaur ulang. GMP dibentuk oleh enzim hipoksantin-guanin fosforibosiltransferase, mentransfer gugus fosribosil dari PRPP ke guanin.

Fungsi

Karena guanine tidak ditemukan dalam bentuk bebasnya, fungsinya terkait dengan GMP, GDP dan GTP. Beberapa di antaranya disebutkan di bawah ini:

- Guanosine 5'-triphosphate (GTP) bertindak sebagai reservoir energi bebas. Gugus gamma fosfat GTP dapat ditransfer ke adenosine 5'-triphosphate (ADP), untuk membentuk ATP. Reaksi ini reversibel, dan dikatalisis oleh nukleosida difosfat kinase.

- GMP adalah bentuk paling stabil dari nukleotida yang mengandung guanin. Melalui hidrolisis, GMP membentuk GMP siklik (cGMP), yang merupakan pembawa pesan kedua selama pensinyalan intraseluler, di jalur translasi. Misalnya pada sel fotoreseptor dan sel kemoreseptor penciuman.

- cGMP berpartisipasi dalam relaksasi pembuluh darah otot polos, selama biosintesis oksida nitrat dalam sel endotel.

- Hidrolisis GTP gamma fosfat berfungsi sebagai sumber energi gratis untuk biosintesis protein di ribosom.

- Enzim Hellicase membutuhkan energi bebas dari hidrolisis GTP untuk memisahkan heliks ganda DNA, selama replikasi dan transkripsi DNA.

- Dalam neuron hipokampus, aksi saluran natrium dengan gerbang tegangan diatur oleh hidrolisis GTP menjadi PDB.

Penyakit terkait

Kadar asam urat yang tinggi dalam darah dan urin telah dikaitkan dengan tiga cacat metabolik yang berbeda, yang akan kita lihat di bawah.

Sindrom Lesch-Nyhan

Hal ini ditandai dengan defisiensi HPRT (hipoksantin-guanin fosforibosil transferase), enzim yang penting untuk daur ulang hipoksantin dan guanin. Dalam kasus ini, tingkat PRPP meningkat dan IMP dan GMP, dua regulator penting dari tahap awal sintesis purin, tidak terbentuk. Semua ini mendukung biosintesis purin de novo.

Peningkatan aktivitas sintase PRPP

Ini menghasilkan peningkatan level PRPP. Metabolit ini bertindak sebagai penggerak glutamin PRPP-amidotransferase, yang bertanggung jawab untuk sintesis 5-fosforibosilamina, meningkatkan biosintesis purin de novo.

Sindrom Von Gierke

Ini adalah penyakit terkait penyimpanan glikogen tipe I. Pasien dengan sindrom ini memiliki glukosa 6-fosfatase yang rusak. Ini menghasilkan peningkatan kadar glukosa 6-fosfat, yang berfungsi untuk sintesis ribosa 5-fosfat, melalui pentosa fosfat.

Ribosa 5-fosfat adalah metabolit awal untuk biosintesis PRPP. Mirip dengan dua kasus sebelumnya, ini mengarah pada peningkatan biosintesis purin de novo.

Peningkatan asam urat dalam darah dan urine menyebabkan gejala yang biasa disebut gout. Dalam kasus sindrom Lesch Nyhan, pasien sama sekali tidak memiliki aktivitas enzim HPRP, yang menyebabkan manifestasi gejala lain termasuk kelumpuhan dan keterbelakangan mental.

Gen HPRP ada pada kromosom X. Oleh karena itu, mutasi pada gen ini mempengaruhi laki-laki. Tidak ada pengobatan untuk mengatasi masalah neurologis. Gejala yang terkait dengan peningkatan asam urat diobati dengan allopurinol.

Referensi

1. Dawson, R. et al. 1986. Data untuk Penelitian Biokimia. Clarendon Press, Oxford.
2. Horton, R; Moran, L; Scrimgeour, G; Perry, M. Dan Rawn, D. 2008. Prinsip-Prinsip Biokimia. Edisi ke-4. Pendidikan Pearson.
3. Mathews, Van Holde, Ahern. 2001. Biokimia. Edisi ke-3.
4. Murray, R; Granner, D; Mayes, P. Dan Rodwell, V. 2003. Harper's Illustrated Biokimia. Edisi ke-26. Perusahaan McGraw-Hill.
5. Nelson, DL dan Cox, M. 1994. Lehninger. Prinsip Biokimia. Edisi ke-4. Ed Omega.
6. Sigma-Aldrich. 2019. Lembar Kimia Guanine. Alamat Word Wide Web: sigmaaldrich.com.