Citidin

Citidin spada v nukleozide in je sestavljen iz nukleinske baze citozina in sladkorne riboze. Z vodikovimi vezmi tvori osnovni par z gvanozinom. Ima tudi osrednjo vlogo pri presnovi pirimidina.

Kaj je citidin?

Citidin je nukleozid, ki ga sestavljajo citozin in riboza. Poleg adenina, gvanina in timina je v sintezi nukleinskih kislin vključen dušikov bazični citozin. Fosforilacija citidina proizvaja citidin monofosfat (CMP), citidin difosfat (CDP) ali citidin trifosfat (CTP).

Citidin monofosfat je nukleotid v RNK. Dve purinski in dve pirimidinski bazi sodelujeta v strukturi nukleinskih kislin, pri čemer se timin v RNA izmenjuje zaradi uracila. Adenin in gvanin spadata v purinske baze, medtem ko timin, citozin in uracil sodijo v baze pirimidinov. Citidin deaminaza lahko deaminira citidin v uridin. Uridin je nukleozid, narejen iz riboze in uracila. Lahko ga tudi fosforiliramo v uridin monofosfat.

Uridin monofosfat je tudi pomemben nukleotid za RNA. Poleg tega CDP in CTP aktivirata tudi skupini za sintezo lecitina, ceflina in kardiolipina. Čisti citidin je prisoten kot vodotopna trdna snov, ki razpade pri 201 do 220 stopinjah. Kazitno se lahko razgradi na citozin in ribozo z encimom pirimidin nukleozidaza.

Funkcija, učinek in naloge

Citidin ima osrednjo vlogo pri presnovi pirimidina. Pirimidin zagotavlja osnovno strukturo za pirimidinske baze citozin, timin in uracil, ki se pojavljajo v nukleinskih kislinah. Timin v RNK se zamenja za uracil.

Uracil nastane tudi z razkrojem citidina s citidin deaminazo. Kemične pretvorbe med tremi pirimidinskimi bazami so osrednjega pomena za postopke popravljanja DNK in epigenetske spremembe. V okviru epigenetike različne lastnosti spreminjajo vplivi iz okolja. Vendar se genetski material ne spremeni. Modifikacijske spremembe organizma so posledica različnih izrazov genov. Procesi diferenciacije telesnih celic za tvorbo različnih celičnih linij in organov predstavljajo tudi epigenetski proces, odvisno od vrste celice se aktivirajo ali deaktivirajo različni geni.

To poteka z metiliranjem cititinskih baz znotraj DNK. Med metilacijo nastane metilcitozin, ki se lahko z deaminacijo pretvori v timin. Komplementarna nukleobaza gvanin v nasprotnem dvojnem nizu omogoča prepoznavanje napake in ponovno menjavo timina za citozin. Gvanin pa se lahko zamenja tudi za adenin, kar vodi v točkovno mutacijo. Če je neetilirani citozin deaminiran, nastane uracil. Ker se uracil ne pojavi v DNK, ga takoj nadomesti citozin. Namesto citozina se hitrost mutacije zaradi metilacije nekoliko poveča.

Istočasno se preko metilacije izklopi vse več genov, tako da postanejo celice znotraj celične linije bolj specializirane. V postopkih popravljanja obnovljivi encimi temeljijo na prvotnem verigi DNK, ki ga prepoznajo z višjo stopnjo metilacije. Komplementarni sklop je zgrajen tudi na podlagi tam shranjenih informacij. Napake pri namestitvi se takoj odpravijo. Poleg tega encim AID (Activation Induced Cytidine Deaminase) zelo specifično katalizira deaminacijo citidinskih skupin na uridinske skupine v enoverižni DNK. Pojavijo se somatske hipermutacije, ki spremenijo protitelesna zaporedja B celic. Nato so izbrane ujemajoče se celice B. To omogoča prožen imunski odziv.

Izobraževanje, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti

Citidin je vmesni produkt presnove pirimidina. Kot izolirana povezava ni pomembno. Kot smo že omenili, je sestavljen iz nukleinskih baznih citozina in štirikotne sladkorne riboze. Telo lahko sam sintetizira citozin.

Vendar je njegova sinteza zelo energetsko intenzivna, tako da se v okviru reševalne poti pridobi iz nukleinskih kislin in jo lahko ponovno vključi v nukleinske kisline. Ko se osnova popolnoma razgradi, nastajajo ogljikov dioksid, voda in sečnina. V RNK je prisoten kot nukleozid. V DNK se citozin veže na deoksiribozo, tako da se tukaj pojavi nukleozidni deoksicitidin kot gradnik.

Bolezni in motnje

Metilacije na ostankih citidina DNA so zelo pomembne za označevanje, da se ločijo različni biokemični procesi. Napake pa se lahko pojavijo tudi pri metilaciji, ki vodi do bolezni.

Pri okvarjenih metilacijah se lahko sprožijo povečana in zmanjšana genska aktivnost, ki ne izpolnjujejo zahtev. Ti vzorci metilacije se prenašajo med delitvijo celic. Dolgoročno pride do sprememb, ki lahko privedejo do bolezni. Na primer, nekatere tumorske celice imajo različne metilacijske strukture, ki se ne pojavljajo v zdravih celicah. Na primer, metilacija lahko blokira določene gene, ki kodirajo encime, ki uravnavajo rast. Če teh encimov manjka, lahko pride do neinhibicirane celične rasti. To velja tudi za encime, ki sprožijo urejeno celično smrt (apoptozo), kadar pride do okvare celic.

Ciljno vplivanje metilacije DNA danes še ni mogoče. Vendar obstajajo študije o popolni demetilaciji tumorskih celic, da bi jih spet podvrgli nadzoru proteinov, ki uravnavajo rast. Glede na več kliničnih študij je pokazalo, da demetilacija omejuje rast tumorja pri bolnikih z akutno mieloidno levkemijo. Ta postopek je znan tudi kot epigenetska terapija. Postopki metilacije imajo lahko vlogo tudi pri drugih boleznih. Zaradi vplivov okolja se organizem prilagodi spremenjenim pogojem s tvorbo bioloških modifikacij, ki temeljijo na metilacijah ostankov citidina v DNK. Telo tako izvaja učni proces, ki pa lahko povzroči tudi napačno regulacijo.