Gvanine

Gvanine je pomembna dušikova baza in je osrednjega pomena za presnovo nukleinske kisline v organizmu. V telesu se lahko sintetizira iz aminokislin. Vendar pa se zaradi velike porabe energije zaradi te reakcije pogosto izterja po rešilni poti.

Kaj je gvanin?

Gvanin je ena od petih dušikovih baz, ki igrajo ključno vlogo v strukturi DNK in RNK. Je tudi osnovna sestavina drugih fiziološko pomembnih molekul, kot je ganisin trifosfat (GTP).

Gvanin je purinska osnova, katere osnovna kemijska struktura je sestavljena iz heterocikličnega aromatičnega obroča, sestavljenega iz šestih atomov, in pritrjenega petčlanskega obroča. V telesu se običajno pojavi kot mononukleotid z ribozo ali deoksiribozo in ostankom fosfata. Poleg ATP je mononukleotidni GTP skladišče energije v okviru presnove energije. V dvojni vijačnici DNA je gvanin povezan s komplementarnim dušikovim osnovnim citozinom preko treh vodikovih vezi.

Ker je tvorba prostega gvanina zelo energijsko intenzivna, se v telesu pridobi iz nukleinskih kislin z odcepom (reševalna pot) in ponovno uporabi v obliki mononukleotida za sintezo nukleinske kisline. V telesu se razgradi na sečno kislino. Guanin je rahlo rumenkasta trdna snov s tališčem 365 stopinj. Topi se z razpadom. V vodi je netopen, lahko pa se raztopi v kislinah in alkalijah.

Funkcija, učinek in naloge

Gvanin je del nukleinskih kislin in različnih nukleotidov in nukleozidov. Kot pomembna nukleobaza je ena osrednjih molekul vseh organizmov.

Z drugimi tremi nukleobazami adeninom, citozinom in timinom tvori genetski zapis. Tako kot ta se glikozidno veže na sladkorno deoksiribozo v DNK. Tri zaporedne nukleobaze kodirajo po eno aminokislino kot tako imenovani kodon. Več kodonov tako kodira beljakovine kot verigo zaporednih aminokislin. Genska koda je shranjena v DNK. Znotraj dvojne vijačnice DNA je komplementarna veriga z ustreznimi komplementarnimi nukleobazami. Povezana je s kodonogeno verigo z vodikovo vezjo in je odgovorna za stabilnost genske informacije.

V RNA ima gvanin skupaj z drugimi nukleobazami pomembno vlogo pri sintezi beljakovin. Nukleozida guanisina in deoksiguanisina sta tudi pomembna vmesna produkta pri presnovi. Poleg tega so za energijsko presnovo poleg ATP in ADP odgovorni tudi nukleotidi gvanisin monofosfat (GMP), gvanisin difosfat (BDP) in gvanisin trifosfat (GTP). Nukleotidi DNK se pojavljajo tudi kot vmesne spojine v presnovi.

Izobraževanje, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti

Gvanin je osrednjega pomena pri presnovi vseh organizmov. Ker je del nukleinskih kislin, se tudi prosto pojavlja kot vmesni produkt presnove. V človeškem organizmu se lahko sintetizira iz aminokislin. Vendar je biosinteza zelo energetsko intenzivna.

Tako se pridobiva iz nukleinskih kislin v obliki nukleotida po rešilni poti. Na poti reševanja se proste purinske baze, kot so adenin, gvanin in hipoksantin, razrežejo iz obstoječe nukleinske kisline in nastanejo novi mononukleotidi. Ta postopek je veliko bolj energetsko učinkovit od nove sinteze gvanina in njegovega mononukleotida. Mononukleotid se ponovno uporablja za sintezo nukleinske kisline. Postopki reševanja tako predstavljajo postopek recikliranja. Ko se guanin razgradi, se skozi vmesni proizvod ksantin proizvede sečna kislina.

Razpad purinov v telesu je glavni vir sečne kisline. Pri pticah, plazilcih in netopirjih je gvanin poleg sečne kisline pomemben produkt izločanja dušika. Ker ta pasti izdelek vsebuje malo vode in ga je mogoče slabo izkoristiti za pridobivanje energije, ga izločajo neposredno ptice in netopirji. Ker se skupna masa ob izločanju zmanjša, se sposobnost teh živali za letenje izboljša. Izloženi gvanin tvori tako imenovano gvano, zlasti na apnenčastih tleh po vremenskih vplivih. Guano je zelo dragoceno gnojilo, bogato s fosforjem in dušikom.

Tu lahko najdete svoja zdravila

Bolezni in motnje

Če je metabolizem gvanina moten, lahko nastanejo zdravstvene težave. Na primer, če je okvarjen encim hipoksantin gvanin fosforibozil-transferaza (HGPRT), je reševalna pot motena. Iz tega se razvije tako imenovani Lesch-Nyhanov sindrom.

Pri tej bolezni je okrevanje gvaninzin mononukleotidov iz nukleinskih kislin nezadostno. Bolj je razpad gvanina. V telesu nastajajo velike količine sečne kisline. Zato je ta bolezen znana tudi kot sindrom hiperuricemije. V hudih primerih pride do avtoagresije, kognitivnih motenj in celo tuje agresije. Pogosto se bolniki poškodujejo. Fantje so večinoma prizadeti, ker avtosomno recesivno bolezen povzroča mutacija genov na X kromosomu.

Pri dekletih naj bi mutacija prizadela oba X kromosoma, vendar se to redko zgodi. Če Lesch-Nyhanov sindrom ne zdravi, otroci umrejo že v povojih. Razpad gvanina se lahko zavira z uporabo zdravil in posebne prehrane. Simptome lahko tako delno omilimo. Na žalost Lesch-Nyhan sindroma ni mogoče zdraviti vzročno. Hiperuricemija se lahko pojavi tudi v povezavi z drugimi boleznimi ali drugimi genetskimi okvarami. Primarna hiperuricemija je enodstotna genetska in 99 odstotkov posledica manjšega izločanja sečne kisline skozi ledvice.

Obstajajo tudi sekundarne oblike hiperuricemije. Na primer, bolezni, ki so povezane s povečanim poslabšanjem celic, kot so levkemija ali določene bolezni krvi, lahko proizvedejo več purinov in s tem sečno kislino. Zdravila ali alkoholizem lahko privedejo tudi do motenj presnove purina. Zaradi povečane koncentracije sečne kisline se lahko pojavijo napadi protina zaradi oborin sečne kisline v sklepih. Zdravljenje vključuje dieto, ki vsebuje malo purina in zato tudi malo gvanina.