Kad fosfodiesterio obligacijos yra kovalentinių jungčių, kurie atsiranda tarp dviejų deguonies atomų fosfato grupės ir hidroksilo grupių dviejų skirtingų molekulių. Tokio tipo jungtyje fosfato grupė veikia kaip stabilus jungiamasis „tiltas“ tarp dviejų molekulių per jų deguonies atomus.
Pagrindinis fosfodiesterinių ryšių vaidmuo gamtoje yra formuojant nukleorūgščių grandines - tiek DNR, tiek RNR. Kartu su pentozės cukrumi (priklausomai nuo dezoksiribozės ar ribozės) fosfato grupės yra šių svarbių biomolekulių atraminės struktūros dalis.
Fosfodiesterio ryšys DNR skelete (Šaltinis: Failas: Phosphodiester bond.png, Failas: PhosphodiesterBondDiagram.png: Vartotojas: G3pro (aptarimas) Vartotojas: G3pro at en.wikipedia.org Išvestinis darbas: Vartotojas: Merops (aptarimas) Išvestinis darbas: Vartotojas : Deneapol (aptarimas) Išvestinis darbas: Vartotojas: KES47 (aptarimas) Teksto tweaks: Incnis Mrsi (talk) Teksto tweaks: DMacks (talk)) Išvestinis darbas: Vartotojas: Miguelferig (aptarimas) su jonizacija, per Wikimedia Commons)
DNR ar RNR nukleotidų grandinės, kaip ir baltymai, gali įgyti skirtingas trimates konformacijas, kurias stabilizuoja nekovalentiniai ryšiai, pavyzdžiui, vandenilio ryšiai tarp komplementarių bazių.
Tačiau pirminę struktūrą suteikia linijinė nukleotidų seka, kovalentiškai sujungta per fosfodiesterinius ryšius.
Kaip formuojasi fosfodiesterinis ryšys?
Kaip ir peptidų jungtys baltymuose ir glikozidiniai ryšiai tarp monosacharidų, fosfodiesteriniai ryšiai atsiranda dėl dehidratacijos reakcijų, kurių metu prarandama vandens molekulė. Čia yra viena iš šių dehidratacijos reakcijų schema:
HX 1 -OH + HX 2 -OH → HX 1 -X 2 -OH + H 2 O
Fosfato jonai atitinka visiškai deprotonuotą konjuguotą fosforo rūgšties bazę ir yra vadinami neorganiniais fosfatais, kurių santrumpa žymima Pi. Kai dvi fosfato grupės yra sujungtos, susidaro bevandenis fosfato ryšys ir gaunama molekulė, vadinama neorganiniu pirofosfatu arba PPi.
Kai fosfato jonas yra prijungtas prie anglies atomo organinėje molekulėje, cheminė jungtis vadinama fosfato esteriu, o gautos rūšys yra organinis monofosfatas. Jei organinė molekulė jungiasi su daugiau nei viena fosfatų grupe, susidaro organiniai difosfatai arba trifosfatai.
Kai viena neorganinė fosfato molekulė yra prijungta prie dviejų organinių grupių, naudojamas fosfodiesterio arba „fosfato diesterio“ ryšys. Svarbu nepainioti fosfodiesterinių ryšių su didelės energijos fosfoanhidroindikacijos ryšiais tarp molekulių, pavyzdžiui, ATP, fosfato grupių.
Fosfatų ir fosforilų skirtumai (Šaltinis: Strater, per „Wikimedia Commons“)
Fosfodiesterio ryšiai tarp gretimų nukleotidų susideda iš dviejų fosfoesterių jungčių, vykstančių tarp hidroksilo, esančio vieno nukleotido 5 'padėtyje, ir hidroksilo, esančio kito nukleotido 3' padėtyje DNR arba RNR grandinėje.
Priklausomai nuo aplinkos sąlygų, šie ryšiai gali būti hidrolizuojami fermentiškai ir nefermentiškai.
Dalyvaujantys fermentai
Cheminių jungčių formavimasis ir suskaidymas yra nepaprastai svarbūs visiems gyvybiškai svarbiems procesams, nes mes juos žinome, ir fosfodiesterinių ryšių atvejis nėra išimtis.
Tarp svarbiausių fermentų, galinčių sudaryti šias jungtis, yra DNR arba RNR polimerazės ir ribozimai. Fosfodiesterazės fermentai geba fermentiškai juos hidrolizuoti.
Replikacijos metu, lemiamas ląstelių proliferacijos procesas, kiekviename reakcijos cikle į DNR inkorporuojamas dNTP (deoksinukleotido trifosfatas), papildantis šablono bazę, per nukleotidų perkėlimo reakciją.
Polimerazė yra atsakinga už naujos jungties tarp šabloninės grandinės 3'-OH ir dNTP α-fosfato susidarymą dėka energijos, išsiskiriančios nutrūkus ryšiams tarp dNTP α ir β fosfatų, kurie yra sujungti fosfoanhidriniais ryšiais.
Rezultatas yra grandinės prailginimas vienu nukleotidu ir pirofosfato (PPi) molekulės išsiskyrimas. Nustatyta, kad šios reakcijos turi dvivalenčius magnio jonus (Mg 2+ ), kurių buvimas leidžia elektrostatiškai stabilizuoti nukleofilo OH - kad būtų pasiektas požiūris į aktyvią fermento vietą.
PK iš fosfodiesterio jungtimi yra artimas 0, todėl vandeniniame tirpale šias obligacijas yra visiškai jonizuotas, neigiamą krūvį.
Tai suteikia nukleorūgšties molekulėms neigiamą krūvį, kuris neutralizuojamas dėl jonų sąveikos su teigiamais baltymų aminorūgščių liekanų krūviais, elektrostatinio sujungimo su metalo jonais arba susiejimo su poliaminais.
Vandeniniame tirpale fosfodiesteriniai ryšiai DNR molekulėse yra daug stabilesni nei RNR molekulėse. Šarminiame tirpale šie RNR molekulių ryšiai yra suskaidomi nukleozido molekulės poslinkio 5 'gale 2' oksianiono pagalba.
Funkcija ir pavyzdžiai
Kaip minėta, svarbiausias šių ryšių vaidmuo yra jų dalyvavimas formuojant nukleorūgšties molekulių, kurios yra vienos iš svarbiausių molekulių ląstelių pasaulyje, pagrindą.
Topoizomerazių fermentų, kurie aktyviai dalyvauja DNR replikacijose ir baltymų sintezėje, aktyvumas priklauso nuo fosfodiesterinių ryšių, esančių DNR 5 'gale, sąveikos su tirozino liekanų šonine grandine, esančia aktyviojoje šių DNR vietoje. fermentai.
Molekulės, dalyvaujančios kaip antrieji pasiuntiniai, tokios kaip ciklinis adenozino monofosfatas (cAMP) arba ciklinis guanozino trifosfatas (cGTP), turi fosfodiesterinius ryšius, kuriuos hidrolizuoja specifiniai fermentai, vadinami fosfodiesterazėmis, kurių dalyvavimas yra nepaprastai svarbus daugelyje signalizacijos procesų. ląstelinis.
Glicerofosfolipidai, pagrindiniai biologinių membranų komponentai, yra sudaryti iš glicerolio molekulės, kuri per fosfodiesterinius ryšius yra sujungta su polinėmis „galvos“ grupėmis, kurios sudaro hidrofilinę molekulės sritį.
Nuorodos
- Fothergill, M., Goodman, MF, Petruska, J., & Warshel, A. (1995). Metalo jonų vaidmens fosfodiesterio junginiuose hidrolizės struktūros ir energijos analizė DNR polimerazės būdu. Amerikos chemijos draugijos leidinys, 117 (47), 11619-11627.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molekulinių ląstelių biologija (5-asis leidimas). Freeman, WH & Company.
- Nakamura, T., Zhao, Y., Yamagata, Y., Hua, YJ ir Yang, W. (2012). Stebėdami DNR polimerazę η, susidaro fosfodiesterinis ryšys. „Nature“, 487 (7406), 196–201 m.
- Nelsonas, D. L. ir Coxas, MM (2009). Lehningerio biochemijos principai. „Omega“ leidimai (5-asis leidimas)
- Oivanen, M., Kuusela, S., & Lönnberg, H. (1998). RNR fosfodiesterinių ryšių skaidymo ir izomerizacijos kinetika ir mechanizmai bronsuotomis rūgštimis ir bazėmis. Cheminių medžiagų apžvalgos, 98 (3), 961–990.
- Pradeepkumar, PI, Höbartner, C., Baum, D. ir Silverman, S. (2008). DNR katalizuotas nukleopeptido jungčių formavimas. „Angewandte Chemie“ tarptautinis leidimas, 47 (9), 1753–1757.
- Soderberg, T. (2010). Organinė chemija, akcentuojant biologinius tyrimus, II tomas (II tomas). Minesota: Minesotos universitetas, „Morris Digital Well“. Gauta iš www.digitalcommons.morris.umn.edu