Guanozintrifosfato arba guanozintrifosfato (GTF) yra vienas iš daugelio nukleotidų gali saugoti fosfato laisvos energijos lengvai kuris naudojamas keliais biologinių funkcijų.
Skirtingai nuo kitų giminingų fosfato nukleotidų, kurie paprastai suteikia reikalingos energijos įvairiems procesams atlikti įvairiuose ląsteliniuose kontekstuose, kai kurie autoriai įrodė, kad tokie nukleotidai kaip GTP, UTP (uridino trifosfatas) ir CTP (citidino trifosfatas) teikia energiją daugiausia anaboliniai procesai.
Guanozino trifosfato arba GTP cheminė struktūra (Šaltinis: Cacycle, per „Wikimedia Commons“)
Šia prasme Atkinsonas (1977) teigia, kad GTP turi funkcijas, kurios apima daugelio anabolinių procesų suaktyvinimą per skirtingus mechanizmus, tai buvo įrodyta tiek in vitro, tiek in vivo sistemose.
Jo ryšiuose esanti energija, ypač tarp fosfato grupių, naudojama tam tikriems ląstelių procesams, ypač sintezei, valdyti. To pavyzdžiai yra baltymų sintezė, DNR replikacija ir RNR transkripcija, mikrotubulių sintezė ir kt.
Struktūra
Kaip teisinga adenino nukleotidams (ATP, ADP ir AMP), GTP pagrindinė struktūra turi tris neginčijamus elementus:
- heterociklinis guanino žiedas (purinas)
- penkių anglies bazinis cukrus, ribozė (furano žiedas) ir
-Pritvirtintos trys fosfato grupės
Pirmoji GTP fosfato grupė yra prijungta prie ribozės cukraus 5 'anglies, o guanino liekana prie šios molekulės yra prijungta per ribofuranozės žiedo 1' anglį.
Biocheminiu požiūriu ši molekulė yra guanozino 5'-trifosfatas, geriau apibūdinamas kaip purino trifosfatas arba, savo cheminiu pavadinimu, 9-β-D-ribofuranosilguanine-5'-trifosfatas.
Sintezė
GTP gali būti sintetinamas daugelyje eukariotų iš inozino rūgšties (inozino 5'-monofosfato, IMP), vieno iš ribonukleotidų, naudojamų purinų sintezei, kurie yra vienas iš dviejų tipų azotinių bazių, iš kurių Sudaroma DNR ir kitos molekulės.
Šis junginys, inozino rūgštis, yra svarbus atšakos taškas ne tik purinų sintezei, bet ir fosfato nukleotidų ATP ir GTP sintezei.
Guanozino fosfato nukleotidų (atitinkamai GMP, GDP ir GTP: atitinkamai guanozino mono-, di- ir trifosfato) sintezė prasideda nuo NAD + priklausomu IMP purino žiedo hidroksilinimu, formuojant tarpinį junginį ksantosino monofosfatą (XMP). .
Šią reakciją katalizuoja fermentas, žinomas kaip IMP dehidrogenazė, kurį allosteriškai reguliuoja GMP.
Tada amidų grupė perkeliama į tokiu būdu pagamintą XMP (nuo glutamino ir ATP priklausoma reakcija) veikiant fermentui XMP aminazę, kur susidaro guanozino monofosfato arba GMP molekulė.
Kadangi aktyviausi nukleotidai paprastai yra trifosfato nukleotidai, yra fermentų, atsakingų už fosfato grupių pernešimą į GMP molekules, kurios susidaro ką tik aprašytu būdu.
Šie fermentai yra specifinės nuo ATP priklausomos kinazės (kinazės), žinomos kaip guanilato kinazės ir nukleozidinės difosfokinazės.
Kai reakcija katalizuojama guanilato ciklazių, ATP veikia kaip fosfato donoras, paverčiant GMP į BVP ir ATP:
GMP + ATP → BVP + ADP
Vėliau guanino difosfato (BVP) nukleotidas naudojamas kaip substratas nukleozidinei difosfokinazei, kuri taip pat naudoja ATP kaip fosfato donorą, norint konvertuoti BVP į GTP:
BVP + ATP → GTP + ADP
Sintezė kitais būdais
Yra daugybė ląstelių metabolizmo būdų, galinčių sukelti GTP, išskyrus biosintetinį de novo kelią. Paprastai tai daroma perduodant fosfato grupes iš skirtingų šaltinių į GMP ir BVP pirmtakus.
funkcijos
GTP, kaip nukleotidų fosfatas, analogiškas ATP, atlieka daugybę funkcijų ląstelių lygyje:
- Dalyvauja mikrotubulų, kurie yra tuščiaviduriai vamzdeliai, sudaryti iš baltymo, vadinamo „tubulinu“, augime, kurio polimerai turi savybę hidrolizuoti GTP, kuris yra būtinas jo pailgėjimui ar augimui.
-Jis yra svarbus faktorius G baltymams arba GTP jungiantiems baltymams, kurie veikia kaip tarpininkai įvairiuose signalo perdavimo procesuose, kurie, savo ruožtu, yra susiję su cikliniu AMP ir jo signalizacijos kaskadomis.
Šie signalizacijos procesai sąlygoja ląstelės ryšį su aplinka ir vidinius organelius tarpusavyje ir yra ypač svarbūs vykdant instrukcijas, užkoduotus hormonuose ir kitus svarbius žinduolių veiksnius.
Šių labai svarbių ląstelei signalizacijos kelių pavyzdys yra fermento adenilato ciklazės reguliavimas per jos sąveiką su G baltymu.
funkcijos
GTP turi daug funkcijų, kurios buvo įrodyta in vitro eksperimentais su „ląstelių neturinčiomis“ sistemomis. Iš šių eksperimentų buvo galima parodyti, kad jie aktyviai dalyvauja:
- Baltymų sintezė eukariotuose (tiek peptidams inicijuoti, tiek pailginti)
- Baltymų glikozilinimo stimuliacija
-Ribosomų RNR sintezė prokariotuose ir eukariotuose
-Fosfolipidų sintezė, ypač diacilglicerolio sintezės metu
Tam tikros funkcijos
Kiti eksperimentai, bet ląstelinėse ar in vivo sistemose įrodė GTP dalyvavimą tokiuose procesuose kaip:
-Skirtingų klasių mikroorganizmų, prokariotų ir eukariotų sporų sporacija ir aktyvacija
-Ribosomų RNR sintezė eukariotuose
-Tarp kitko.
Taip pat pasiūlyta, kad onkogeninis progresas iš normalių ląstelių į vėžio ląsteles apima ląstelių augimo ir proliferacijos kontrolės praradimą, kai dalyvauja daug GTP jungiančių baltymų ir baltymų kinazės, turinčios specifinį nuo GTP priklausomą aktyvumą.
GTP taip pat turi stimuliuojantį poveikį baltymų importui į mitochondrijų matricą, kuri yra tiesiogiai susijusi su jos hidrolize (daugiau kaip 90% mitochondrijų baltymų sintezuojama ribosomomis citozolyje).
Nuorodos
- Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Esminė ląstelių biologija. Abingdonas: „Garland Science“, „Taylor & Francis“ grupė.
- Mathews, C., van Holde, K., ir Ahern, K. (2000). Biochemija (3-asis leidimas). San Franciskas, Kalifornija: Pearsonas.
- Pall, M. (1985). GTP: centrinis ląstelių anabolizmo reguliatorius. B. Horeckerio ir E. Stadtmano (Red.) Dabartinės ląstelių reguliavimo temos (25 tomas, 183 p.). „Academic Press, Inc.“
- Rawn, JD (1998). Biochemija. Burlingtonas, Masačusetsas: Neilo Pattersono leidykla.
- Sepuri, NB V, Schu, N., & Pain, D. (1998). GTP hidrolizė yra būtina baltymų importui į mitochondrijų matricą. Biologinės chemijos žurnalas, 273 (3), 1420–1424.