Цитидин

Цитидин належить до нуклеозидів і складається з цитозину основи нуклеїну та рибози цукру. Він утворює пару основ з гуанозином через водневі зв’язки. Він також відіграє центральну роль у метаболізмі піримідину.

Що таке цитидин?

Цитидин - це нуклеозид, який складається з цитозину та рибози. Крім аденіну, гуаніну та тиміну цитозин азотної основи бере участь у синтезі нуклеїнових кислот. При фосфорилюванні цитидину утворюється цитидинмонофосфат (CMP), дитифосфат цитидину (CDP) або цитидин трифосфат (CTP).

Цитидин монофосфат є нуклеотидом у РНК. Дві пуринові та дві піримідинові основи беруть участь у структурі нуклеїнових кислот, при цьому тимін обмінюється на урацил у РНК. Аденин та гуанін належать до пуринових основ, тоді як тимін, цитозин та урацил належать до піримідинових основ. Цитидиндезаміназа може дезамінувати цитидин до уридину. Уридин - це нуклеозид, виготовлений з рибози та урацилу. Він також може бути фосфорильований до монофосфату уридину.

Монофосфат уридину також є важливим нуклеотидом для РНК. Крім того, CDP і CTP також активують групи для синтезу лецитину, цефаліну та кардіоліпіну. Чистий цитидин присутній у вигляді водорозчинного твердого речовини, що розкладається при температурі від 201 до 220 градусів. Він може каталітично деградуватися до цитозину та рибози ферментом піримідин нуклеозидаза.

Функція, ефект та завдання

Цитидин відіграє центральну роль у метаболізмі піримідину. Піримідин забезпечує основну структуру для піримідинових основ цитозину, тиміну та урацилу, які містяться в нуклеїнових кислотах. Тимін в РНК обмінюється на урацил.

Урацил також виробляється дезамінуванням цитидину цитидиндезаміназою. Хімічні перетворення між трьома основами піримідину мають центральне значення для процесів відновлення ДНК та епігенетичних змін. У контексті епігенетики різні властивості модифікуються впливом навколишнього середовища. Однак генетичний матеріал не змінюється. Модифікаційні зміни організму обумовлені різною експресією генів. Процеси диференціації клітин організму для утворення різних клітинних ліній і органів також являють собою епігенетичний процес, залежно від типу клітин активізуються або деактивуються різні гени.

Це відбувається за допомогою метилювання цитидинових основ у ДНК. Під час метилювання утворюється метилцитозин, який може перетворюватися на тимін дезамінуванням. Комплементарний нуклеобазовий гуанін у протилежному подвійному ланцюзі дозволяє визнати помилку та знову замінити тимін на цитозин. Однак гуанін також може бути замінений на аденін, що призводить до точкової мутації. Якщо неметильований цитозин дезамінований, утворюється урацил. Оскільки урацил не з’являється в ДНК, його негайно замінюють цитозином. Замість цитозину швидкість мутації внаслідок метилювання незначно збільшується.

У той же час все більше генів вимикається за допомогою метилювання, завдяки чому клітини всередині клітинної лінії стають більш спеціалізованими. У процесах репарації репараційні ферменти засновані на оригінальній ланцюжку ДНК, яку вони розпізнають за більш високим ступенем метилювання. Комплементарна нитка також будується на основі збереженої там інформації. Помилки встановлення виправляються негайно. Крім того, фермент AID (індукована активацією цитидиндеаміназа) дуже специфічно каталізує дезамінування цитидинових груп до уридинових груп в одноланцюговій ДНК. Відбуваються соматичні гіпермутації, які змінюють послідовності антитіл В-клітин. Потім вибираються відповідні клітини В. Це дає можливість гнучкої імунної відповіді.

Освіта, виникнення, властивості та оптимальні значення

Цитидин є проміжним продуктом метаболізму піримідину. Як ізольоване з'єднання це не має значення. Як уже згадувалося, він складається з цитозину основи нуклеїну та рибози цукрової пучки чотирьох. Організм може сам синтезувати цитозин.

Однак його синтез дуже енергоємний, тому він відновлюється з будівельних блоків нуклеїнової кислоти в рамках шляху спасіння і може бути реінтегрований у нуклеїнові кислоти. Коли основа повністю руйнується, утворюються вуглекислий газ, вода і сечовина. Він присутній як нуклеозид в РНК. У ДНК цитозин пов'язаний з дезоксирибозою, так що нуклеозидний дезоксицитидин відбувається тут як будівельний блок.

Хвороби та розлади

Метиляції цитидинових залишків ДНК дуже важливі для маркування для поділу різних біохімічних процесів. Однак помилки можуть траплятися і при метилюванні, що призводить до захворювання.

У разі дефектних метиляцій можуть бути спровоковані як підвищена, так і знижена генна активність, які не відповідають вимогам. Ці структури метилювання передаються під час ділення клітин. У перспективі відбуваються зміни, які можуть призвести до захворювань. Наприклад, деякі пухлинні клітини мають різні структури метилювання, які не виникають у здорових клітинах. Наприклад, метилювання може блокувати певні гени, кодуючі ферменти, що регулюють ріст. Якщо цих ферментів бракує, може статися сповільнений ріст клітин. Це стосується також ферментів, які ініціюють впорядковану загибель клітин (апоптоз) при виникненні клітинних дефектів.

Цілеспрямований вплив метилювання ДНК на сьогодні не можливий. Однак є дослідження щодо повного деметилювання пухлинних клітин, щоб знову піддати їх контролю білків, що регулюють ріст. За даними кількох клінічних досліджень, показано, що деметилювання обмежує ріст пухлини у пацієнтів з гострим мієлоїдним лейкозом. Ця процедура також відома як епігенетична терапія. Процеси метилювання можуть також грати роль при інших захворюваннях. Завдяки впливу навколишнього середовища організм адаптується до змінених умов з утворенням біологічних модифікацій на основі метилювання цитидинових залишків ДНК. Таким чином організм здійснює процес навчання, який, однак, також може викликати неправильну регуляцію.