NUKLEOSIDA: KARAKTERISTIK, STRUKTUR DAN APLIKASI - BIOLOGI - 2025

The nukleosida adalah kelompok besar dari molekul biologis yang terdiri dari basa nitrogen dan lima - gula karbon kovalen. Dari segi struktur mereka sangat beragam.

Mereka adalah prekursor untuk sintesis asam nukleat (DNA dan RNA), peristiwa mendasar untuk kontrol metabolisme dan pertumbuhan semua makhluk hidup. Mereka juga berpartisipasi dalam berbagai proses biologis, antara lain mengatur beberapa aktivitas sistem saraf, otot, dan kardiovaskular.

Sumber: Nucleotides_1.svg: Boris (PNG), SVG oleh Sjefderivative karya: Huhsunqu

Saat ini, nukleosida yang dimodifikasi digunakan sebagai terapi antiviral dan antikanker berkat sifatnya yang menghalangi replikasi DNA.

Penting untuk tidak mengacaukan istilah nukleosida dengan nukleotida. Meskipun kedua elemen secara struktural sama, karena mereka terdiri dari monomer asam nukleat, nukleotida memiliki satu atau lebih gugus fosfat tambahan. Artinya, nukleotida adalah nukleosida dengan gugus fosfat.

karakteristik

Nukleosida adalah molekul yang terdiri dari bahan penyusun asam nukleat. Mereka memiliki berat molekul rendah, berada dalam kisaran antara 227,22 hingga 383,31 g / mol.

Berkat basa nitrogen, struktur ini bereaksi sebagai basa dengan nilai pKa antara 3,3 dan 9,8.

Struktur

Struktur nukleosida terdiri dari basa nitrogen yang dihubungkan oleh ikatan kovalen dengan gula lima karbon. Kami akan menjelajahi komponen ini secara menyeluruh di bawah.

Basis nitrogen

Komponen pertama - basa nitrogen, juga disebut nukleobase - adalah molekul aromatik datar yang strukturnya mengandung nitrogen, dan bisa berupa purin atau pirimidin.

Yang pertama terdiri dari dua cincin yang menyatu: satu dari enam atom dan yang lainnya dari lima. Pirimidin lebih kecil dan terdiri dari satu cincin.

Penthouse

Komponen struktural kedua adalah pentosa, yang dapat berupa ribosa atau deoksiribosa. Ribosa adalah gula "normal" di mana setiap atom karbon terikat dengan atom oksigen. Dalam kasus deoksiribosa, gula dimodifikasi, karena ia tidak memiliki atom oksigen pada karbon 2 '.

Tautan

Dalam semua nukleosida (dan juga dalam nukleotida) yang kita temukan secara alami, ikatan antara kedua molekul adalah tipe β-N-glikosidik, dan resisten terhadap pembelahan alkali.

Karbon 1 'dari gula terikat pada nitrogen 1 pirimidin dan nitrogen 9 purin. Seperti yang bisa kita lihat, ini adalah komponen yang sama yang kita temukan di monomer yang menyusun asam nukleat: nukleotida.

Nukleosida yang dimodifikasi

Sejauh ini, kami telah menjelaskan struktur umum nukleosida. Namun, ada beberapa dengan modifikasi kimia tertentu, yang paling umum adalah penyatuan gugus metil dengan basa nitrogen. Metilasi juga bisa terjadi pada porsi karbohidrat.

Modifikasi lain yang jarang terjadi termasuk isomerisasi, misalnya dari uridin menjadi pseudouridin; kehilangan hidrogen; asetilasi; formilasi; dan hidroksilasi.

Klasifikasi dan nomenklatur

Tergantung pada komponen struktural nukleosida, klasifikasi menjadi ribonukleosida dan deoksinukleosida telah ditetapkan. Dalam kategori pertama kita menemukan nukleosida yang purin atau pirimidinnya terkait dengan ribosa. Selain itu, basa nitrogen yang membentuknya adalah adenin, guanin, sitosin, dan urasil.

Dalam deoksinukleosida, basa nitrogen berlabuh pada deoksiribosa. Basa yang kami temukan sama seperti di ribonukleotida, dengan pengecualian bahwa pirimidin urasil digantikan oleh timin.

Dengan cara ini, ribonukleosida diberi nama tergantung pada basa nitrogen yang dikandung molekul, membentuk nomenklatur berikut: adenosin, sitidin, uridin, dan guanosin. Untuk mengidentifikasi deoxynucleoside, ditambahkan prefiks deoxy- yaitu: deoxyadenosine, deoxycytidine, deoxyuridine dan deoxyguanosine.

Seperti yang telah kami sebutkan sebelumnya, perbedaan mendasar antara nukleotida dan nukleosida adalah bahwa nukleotida memiliki gugus fosfat yang terikat pada karbon 3 '(3'-nukleotida) atau pada 5' karbon (5'-nukleotida). Jadi, dalam istilah nomenklatur, kita dapat menemukan bahwa sinonim dari kasus pertama adalah nukleosida-5'-fosfat.

Fungsi biologis

Blok struktural

Nukleosida trifosfat (yaitu, dengan tiga fosfat dalam strukturnya) adalah bahan mentah untuk pembentukan asam nukleat: DNA dan RNA.

Penyimpanan energi

Berkat ikatan energi tinggi yang menahan gugus fosfat bersama, mereka adalah struktur yang dengan mudah menyimpan energi dengan ketersediaan yang memadai untuk sel. Contoh paling terkenal adalah ATP (adenosine triphosphate), yang lebih dikenal sebagai "mata uang energi sel".

Hormon lokal

Nukleosida itu sendiri (tanpa gugus fosfat dalam strukturnya) tidak memiliki aktivitas biologis yang signifikan. Namun, pada mamalia kita menemukan pengecualian yang mencolok: molekul adenosin.

Dalam organisme ini, adenosin berperan sebagai autocoid, yang artinya berfungsi sebagai hormon lokal dan juga sebagai neuromodulator.

Sirkulasi adenosin dalam aliran darah memodulasi berbagai fungsi seperti vasodilatasi, detak jantung, kontraksi pada otot polos, pelepasan neurotransmiter, degradasi lipid, dan lain-lain.

Adenosine terkenal dengan perannya dalam mengatur tidur. Ketika konsentrasi nukleosida ini meningkat, menyebabkan kelelahan dan tidur. Itulah sebabnya konsumsi kafein (molekul yang mirip dengan adenosin) membuat kita tetap terjaga, karena kafein menghalangi interaksi adenosin dan reseptornya masing-masing di otak.

Nukleosida dalam makanan

Nukleosida dapat dikonsumsi dalam makanan, dan telah terbukti bahwa mereka memodulasi berbagai proses fisiologis, menguntungkan aspek-aspek tertentu dari sistem kekebalan, perkembangan dan pertumbuhan saluran pencernaan, metabolisme lipid, fungsi hati, antara lain.

Mereka merupakan komponen yang melimpah dalam ASI, teh, bir, daging dan ikan, di antara makanan lainnya.

Suplementasi nukleosida eksogen (dan nukleotida) penting pada pasien yang tidak memiliki kemampuan untuk mensintesis senyawa ini de novo.

Mengenai absorpsi, hampir 90% nukleotida diserap dalam bentuk nukleosida dan difosforilasi lagi di sel-sel usus.

Aplikasi medis: antikanker dan antivirus

Nukleosida tertentu atau analog nukleotida yang dimodifikasi telah menunjukkan aktivitas antikanker dan antivirus, memungkinkan pengobatan kondisi medis yang signifikan seperti HIV / AIDS, virus herpes, virus hepatitis B, dan leukemia, antara lain.

Molekul-molekul ini digunakan untuk mengobati patologi ini, karena mereka memiliki kemampuan untuk menghambat sintesis DNA. Ini secara aktif diangkut ke dalam sel dan, karena mereka menghadirkan modifikasi kimiawi, mencegah replikasi genom virus di masa depan.

Analog yang digunakan sebagai pengobatan disintesis oleh reaksi kimia yang berbeda. Modifikasi bisa datang di bagian ribosa atau di basa nitrogen.

Referensi

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Biologi sel esensial. Ilmu Garland.
2. Borea, PA, Gessi, S., Merighi, S., Vincenzi, F., & Varani, K. (2018). Farmakologi reseptor adenosin: yang paling mutakhir. Ulasan fisiologis, 98 (3), 1591-1625.
3. Cooper, GM, & Hausman, RE (2007). Sel: pendekatan molekuler. Washington, DC, Sunderland, MA.
4. Griffiths, AJ (2002). Analisis genetik modern: mengintegrasikan gen dan genom. Macmillan.
5. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Pengantar analisis genetik. Macmillan.
6. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biokimia: teks dan atlas. Panamerican Medical Ed.
7. Mikhailopulo, IA, & Miroshnikov, AI (2010). Tren baru dalam bioteknologi nukleosida. Acta Naturae 2 (5).
8. Passarge, E. (2009). Teks dan atlas genetika. Panamerican Medical Ed.
9. Siegel, GJ (1999). Neurokimia dasar: aspek molekuler, seluler dan medis. Lippincott-Raven.