Cytidine behoort tot de nucleosiden en is samengesteld uit de nucleïnezuurbase cytosine en de suiker ribose Het vormt een basenpaar met guanosine via waterstof hechting. Het speelt ook een centrale rol in het metabolisme van pyrimidine.
Wat is cytidine?
Cytidine vertegenwoordigt een nucleoside dat is samengesteld uit cytosine en ribose. De stikstof base cytosine is betrokken bij de montage van nucleïnezuren samen met adenine, guanine en thymine. Fosforylering van cytidine resulteert in cytidinemonofosfaat (CMP), cytidinedifosfaat (CDP) of cytidinetrifosfaat (CTP). Cytidinemonofosfaat is een nucleotide van RNA. Twee purines en twee pyrimidine bases zijn betrokken bij de assemblage van elk nucleïnezuur, waarbij thymine wordt uitgewisseld voor uracil in RNA. Adenine en guanine behoren dus tot de purine bases, terwijl thymine, cytosine en uracil tot de pyrimidinebasen behoren. Cytidine kan worden gedeamineerd tot uridine door cytidinedeaminase. Uridine is een nucleoside van ribose en uracil. Het kan ook worden gefosforyleerd tot uridinemonofosfaat. Uridinemonofosfaat is ook een belangrijk nucleotide voor RNA. Bovendien zijn CDP en CTP ook activerende groepen voor de synthese van lecithine, cefaline en cardiolipine. Pure cytidine bestaat als een water-oplosbare vaste stof, die ontleedt bij 201 tot 220 graden. Het kan katalytisch worden afgebroken tot cytosine en ribose door het enzym pyrimidinenucleosidase.
Functie, actie en rollen
Cytidine speelt een centrale rol in het metabolisme van pyrimidine. Pyrimidine vormt de ruggengraat voor het pyrimidine bases cytosine, thymine en uracil gevonden in nucleïnezuren Thymine wordt in RNA uitgewisseld tegen uracil. Uracil wordt echter ook gevormd door de deaminering van cytidine met cytidine-deaminase. De chemische transformaties van de drie pyrimidinebasen onderling zijn van centraal belang voor de herstelprocessen in DNA en epigenetische veranderingen. In de context van epigeneticamodificaties van verschillende eigenschappen treden op als gevolg van omgevingsinvloeden. Het genetisch materiaal verandert echter niet in het proces. Modificatieveranderingen van een organisme worden veroorzaakt door de verschillende expressie van genen. Differentiatieprocessen van lichaamscellen om verschillende cellijnen en organen te vormen, vertegenwoordigen dus ook een epigenetisch proces. Afhankelijk van het celtype worden verschillende genen geactiveerd of gedeactiveerd. Dit gebeurt door de methylering van cytidinebasen in DNA. Methylering produceert methylcytosine, dat door deaminering kan worden omgezet in thymine. De complementaire nucleïnezuurbase guanine in de tegenoverliggende dubbele streng maakt het mogelijk de fout te detecteren en thymine terug te wisselen naar cytosine. Guanine kan echter ook worden ingewisseld voor adenine, wat resulteert in een puntmutatie. Als het ongemethyleerde cytosine wordt gedeamineerd, wordt uracil gevormd. Omdat uracil niet in het DNA voorkomt, wordt het direct weer vervangen door cytosine. Op de plaats van cytosine wordt de mutatiesnelheid enigszins verhoogd door methylering. Tegelijkertijd worden echter steeds meer genen uitgeschakeld door methylaties, wat resulteert in verdere specialisatie van de cellen binnen de cellijn. Bij reparatieprocessen, reparatie enzymen richten zich op de originele DNA-streng, die ze herkennen aan een hogere mate van methylering. Op basis van de informatie die daar is opgeslagen, wordt ook de complementaire streng opgebouwd. Fouten bij de opname worden onmiddellijk gecorrigeerd. Bovendien katalyseert het enzym AID (Activation Induced Cytidine Deaminase) zeer specifiek de deaminering van cytidinegroepen tot uridinegroepen in enkelstrengs DNA. Er treden somatische hypermutaties op, die de antilichaamsequenties van B-cellen veranderen. Daarna vindt selectie van de juiste B-cellen plaats. Zo is een flexibele immuunrespons mogelijk.
Vorming, voorkomen, eigenschappen en optimale niveaus
Cytidine is een tussenproduct van het pyrimidinemetabolisme. Als geïsoleerde verbinding speelt het geen rol. Zoals eerder vermeld, is het samengesteld uit de nucleïnezuurbase cytosine en de pentosuikerribose. Cytosine kan door het lichaam zelf worden aangemaakt. De synthese ervan is echter zeer energie-intensief, dus het wordt gewonnen uit nucleïnezuurbouwstenen als onderdeel van de bergingsroute en kan opnieuw worden opgenomen in nucleïnezuren Volledige afbraak van de basis produceert carbon dioxide, water en ureum Als nucleoside is het aanwezig in RNA. In DNA is cytosine gebonden aan deoxyribose, waardoor het nucleoside deoxycytidine hier als bouwsteen aanwezig is.
Ziekten en aandoeningen
Methyleringen op cytidineresiduen van DNA zijn erg belangrijk voor markers om verschillende biochemische processen te scheiden. Er kunnen echter ook fouten optreden tijdens methylering dat leiden ziekte. In het geval van defecte methyleringen, zowel verhoogd als verlaagd gen er kunnen activiteiten worden geactiveerd die niet voldoen aan de eisen. Tijdens de celdeling worden deze methyleringspatronen overgeërfd. Op de lange termijn treden er veranderingen op die kunnen leiden ziekte. Zo hebben sommige tumorcellen afwijkende methyleringsstructuren die in gezonde cellen niet voorkomen. Methylering kan dus bepaalde genen blokkeren die coderen voor groeiregulatie enzymen. Als deze enzymen ontbreken, kan ongeremde celgroei optreden. Dit heeft ook invloed op enzymen die geordende celdood (apoptose) initiëren wanneer celdefecten optreden. Gerichte manipulatie van DNA-methylatie is op dit moment nog niet mogelijk. Er zijn echter studies over de volledige demethylering van tumorcellen om ze weer onder controle te brengen van groeiregulatie eiwitten Volgens verschillende klinische onderzoeken kan de tumorgroei worden beperkt door demethylering bij patiënten met acuut myeloïde leukemie Deze procedure wordt ook wel epigenetisch genoemd therapie Methyleringsprocessen kunnen ook een rol spelen bij andere ziekten. Omgevingsinvloeden zorgen ervoor dat het organisme zich aanpast aan veranderde omstandigheden, waarbij biologische modificaties worden gevormd op basis van methylaties van de cytidineresiduen van DNA. Het lichaam voert dus een leren proces, dat echter ook tot misregulering kan leiden.
