В цикличен GMP, гуанозин монофосфат известен също като цикличен гуанозин монофосфат или гуанозин 3 ', 5'-монофосфат е нуклеотидна участват в множество процеси цикличен клетки, особено тези, свързани сигнални и междуклетъчната комуникация.
Той е описан за първи път преди повече от 40 години, малко след откриването на неговия аналог, цикличен AMP, който се различава от него по отношение на азотната основа, тъй като не е нуклеотид на гуанин, а на аденин.
Химична структура на цикличния гуанозин монофосфат или GMP (Източник: bg: Потребител: Diberri чрез Wikimedia Commons)
Подобно на други циклични нуклеотиди като гореспоменатия цикличен AMP или цикличен CTP (цикличен цитидин монофосфат), структурата на цикличния GMP е определяща за неговите химични свойства и биологична активност, в допълнение към това, че го прави по-стабилен от своя колега.
Този нуклеотид се произвежда от ензим, известен като гуанилил циклаза и е способен да изстрелва сигнални каскади на циклично зависими GMP протеин кинази, по подобен начин на цикличния AMP.
Той е описан не само при бозайници, които са изключително сложни животни, но и в най-простите прокариоти, включени в кралствата на евбактериите и археите. Неговото присъствие в растенията все още е въпрос на дебат, но доказателствата сочат, че то липсва в тези организми.
Формиране и деградация
Вътреклетъчната концентрация на цикличните гуанинови нуклеотиди, както и тази на аденина, е изключително ниска, особено в сравнение с техните нециклични аналози, които са моно-, ди- или трифосфати.
Нивата на този нуклеотид обаче могат да бъдат селективно променени в присъствието на определени хормонални стимули и други фактори, които се държат като първични пратеници.
Метаболизмът на цикличния GMP е частично независим от метаболизма на цикличния AMP и други аналогични нуклеотиди. Това се произвежда от GTP от ензимна система, известна като гуанилил циклаза или гуанилатциклаза, която е частично разтворим ензим в повечето тъкани.
Ензимите от гуанилат циклаза са отговорни за "циклизирането" на фосфатната група в позиция 5 'на захарния остатък (рибоза), причинявайки свързването на същия фосфат с две различни ОН групи в една и съща молекула.
Този ензим е много обилен в тънките черва и белите дробове на бозайниците, а най-активният източник се намира в спермата на вид морски таралеж. Във всички организми, които са изследвани, зависи от двувалентните манганови йони, което го отличава от аденилатните циклази, които зависят от магнезия или цинка.
Цикличното разграждане на GMP се медиира от циклични нуклеотидни фосфодиестерази, които не изглеждат специфични, тъй като е показано, че едни и същи ензими са способни да използват както цикличен AMP, така и цикличен GMP като хидролизиращи субстрати.
И двата процеса, образуването и разграждането, се контролират внимателно вътреклетъчно.
структура
Структурата на цикличния GMP не се различава значително от тази на други циклични нуклеотиди. Както подсказва името му (гуанозин 3 ', 5'-монофосфат) има фосфатна група, свързана с кислород при въглерода в 5' позиция на рибозна захар.
Споменатата захар на рибоза е свързана едновременно с азотната основа на хетероцикличния гуанинов пръстен посредством гликозидна връзка с въглерода в 1 'позиция на рибоза.
Фосфатната група, която е прикрепена към кислородния атом в 5 'позиция на рибоза, се прелива чрез фосфодиестерна връзка, която възниква между същата фосфатна група и кислорода на въглерода в 3' позиция на рибоза, т.е. по този начин се образува 3'-5'- "транс-кондензиран" фосфат (3'-5'-транс-кондензиран фосфат).
Сливането на фосфатната група или нейната "циклизация" причинява увеличаване на твърдостта на молекулата, тъй като ограничава свободното въртене на връзките във фуранския пръстен на рибозата.
Както е вярно и за цикличния AMP, гликозидната връзка между гуаниновия пръстен и рибозата и нейната свобода на въртене са важни структурни параметри за специфичното разпознаване на цикличния GMP.
Характеристика
За разлика от многото и много разнообразни функции, които имат други аналогични циклични нуклеотиди като цикличен AMP, функцията на цикличния GMP е малко по-ограничена:
1-Участва в сигнални процеси в отговор на светлинна стимулация на визуални пигменти. Концентрацията му се променя поради активирането на G протеин, който възприема светлинния стимул и взаимодейства с GMP-зависима циклична фосфодиестераза.
Промените в нивата на този нуклеотид променят пропускливостта на мембраната на очните клетки във формата на прът към натриеви йони, причинявайки други промени, които прекратяват предаването на стимула към зрителния нерв.
2-Той има функции в цикъла на свиване на мускулите и релаксация на гладката мускулатура в отговор на азотен оксид и други химически съединения от различно естество.
3-Увеличение на концентрацията му поради отговора на натриуретични пептиди е свързано с регулирането на движението на натриеви и водни йони през клетъчните мембрани.
4-В някои организми цикличният GMP може да се конкурира с цикличен AMP за циклична нуклеотидна фосфодиестераза, а добавянето на цикличен GMP може да допринесе за увеличаване на концентрацията на цикличен AMP чрез намаляване на неговото разграждане.
5-бактерии като E. coli повишават нивата си на цикличен GMP, когато са изложени на химиоатрактанти, което показва, че този нуклеотид участва в сигнални процеси в отговор на тези химични стимули.
6-Определено е, че цикличният GMP също има важно значение за процесите на вазодилатация и ерекция при бозайници.
7-много портални йонни канали (калций и натрий) се регулират от вътреклетъчни лиганди, които специално използват цикличен GMP.
Препратки
- Botsford, JL (1981). Циклични нуклеотиди в прокариоти. Микробиологични рецензии, 45 (4), 620–642.
- Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Биохимия (4-то изд.). Бостън, САЩ: Брукс / Коул. CENGAGE Обучение.
- Hardman, J., Robison, A., & Sutherland, E. (1971). Циклични нуклеотиди. Годишни прегледи по физиология, 33, 311–336.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Принципи на биохимията на Ленингер. Омега издания (5-то издание).
- Newton, RP, & Smith, CJ (2004). Циклични нуклеотиди. Фитохимия, 65, 2423-2437.