Guanosine is het nucleoside van de purinebase guanine en wordt gevormd door de toevoeging van het simpele suiker ribose Als deoxyribose, in plaats van ribose, is bijgevoegd, het is deoxyguanosine. Guanosine is een onderdeel van de helices en dubbele helices van RNA. De analoge deoxyguanosine maakt deel uit van het DNA. Guanosine, als een guanosinetrifosfaat (GTP) met drie fosfaat gekoppelde groepen, is een belangrijke energieopslag en donor van fosfaatgroepen binnen de citraatcyclus in de cel mitochondria.
Wat is guanosine?
Guanosine is de nucleoside van de purinebase guanine. Het wordt gevormd door de toevoeging van een ribose groep via een N-glycosidebinding. In het analoge deoxyguanosine bestaat de aangehechte pentose uit de deoxyribosegroep. Guanosine en deoxyguanosine zijn componenten van de enkele en dubbele helices van RNA en DNA. De complementaire base wordt telkens gevormd door de pyrimidinebase cytosine of zijn nucleoside cytidine en deoxycytidine, waarmee guanosine als basenpaar is verbonden met een tripel waterstof brug. Met extra fosfaat gebonden groepen vormt guanosine een belangrijk functioneel onderdeel van de zogenaamde citraatcyclus binnen de ademhalingsketen als guanosinedifosfaat (GDP) en als guanosinetrifosfaat (GTP). Dit is een keten van katalytisch gestuurde processen binnen de energiemetabolisme dat plaatsvindt in de mitochondria van de cellen. GTP doet hier dienst als energieopslag en fosfaat groepsdonor. Onder invloed van een specifiek enzym kan GTP worden omgezet in het cyclische guanosinemonofosfaat, dat een speciale rol speelt bij de signaaltransductie in de cel, door twee fosfaatgroepen af te splitsen. In een licht gewijzigde vorm als zogenaamde Ran-GTP voert GTP transporttaken uit voor het noodzakelijke transport van stoffen tussen de celkern en het cytosol, waardoor de celmembraan in ieder geval.
Functie, actie en taken
De dubbele en enkele helices van het genetisch materiaal DNA en RNA bestaan uit een aaneenschakeling van slechts vier verschillende nucleïnezuren bases, waarvan de basen guanine en adenine zijn gebaseerd op de purine-ruggengraat, die bestaat uit een vijf- en een zesledige ring. De twee bases cytosine en thymine belichamen pyrimidinebasen met een aromatische zesring. De nucleïnezuurbasis uracil, die bijna identiek is aan thymine en de positie van thymine in RNA inneemt, moet als een uitzondering worden gezien. De lange ketens van helices bestaan echter niet uit ongewijzigd nucleïnezuren, maar van hun nucleotiden. Het nucleïnezuur bases worden omgezet in ribosen of deoxyribosen door de toevoeging van respectievelijk één ribosegroep (RNA) of één deoxyribosegroep (DNA), en in het overeenkomstige nucleotide door de toevoeging van één of meer fosfaatgroepen. In het geval van guanine is dit guanosinemonofosfaat of deoxyguanosinemonofosfaat, dat als schakel is opgenomen in de lange-keten-helices van RNA en DNA. Als onderdeel van DNA en RNA heeft guanosine - net als de andere nucleotiden - geen actieve rol, maar codeert het via kopieën van de DNA-streng voor de overeenkomstige eiwitten die in de cel worden gesynthetiseerd. Guanosine speelt een actieve rol in de vorm van GTP en GDP in de citraatcyclus binnen de ademhalingsketen als fosfaatgroepdonor. In de gemodificeerde vorm van guanosinemonofosfaat speelt het nucleotide ook een actieve rol en levert het een boodschapper voor intracellulair signaaltransport, wat vooral belangrijk is voor anabole processen bij de eiwitsynthese. In de vorm van Ran-GTP levert het nucleotide gespecialiseerde transportmiddelen voor het transport van stoffen van de kern door het kernmembraan naar het cytosol.
Vorming, voorkomen, eigenschappen en optimale niveaus
De chemische molecuulformule van guanosine is C10H13N5O5, wat aangeeft dat het nucleoside volledig bestaat uit carbon, waterstof, stikstof en zuurstof. Dit zijn moleculen die in vrijwel onbeperkte hoeveelheden op aarde beschikbaar zijn. Bijzonder sporenelementen or mineralen maken geen deel uit van guanosine. Guanosine wordt gevonden - meestal in de vorm van de nucleotide met dezelfde naam - op enkele uitzonderingen na in alle menselijke cellen als een bestanddeel van DNA en RNA, evenals in de mitochondria en cytosol van de cellen. Het lichaam is in staat om guanosine te synthetiseren in het purinemetabolisme in een zeer complex proces. De manier om guanosine te verkrijgen die de voorkeur heeft, is via het proces van de bergingsroute. Hoogwaardige verbindingen die nucleïnezuurbasen of nucleotiden bevatten, worden enzymatisch-katalytisch afgebroken, zodanig dat nucleosiden zoals guanosine kunnen worden gerecycled. Voor het lichaam heeft dit als voordeel dat de biochemische afbraakprocessen minder complex en dus minder foutgevoelig zijn, en dat er minder energie, dus minder ATP en minder GTP-verbruik, plaatsvindt. De complexiteit en snelheid waarmee guanosine en zijn mono-, di- en trifosfaten bij katalytische reacties betrokken zijn, laten geen directe uitspraak toe over een optimale concentratie in bloed serum.
Ziekten en aandoeningen
De meervoudige metabolische processen waarbij guanosine betrokken is, samen met andere nucleosiden en vooral in de gefosforyleerde vorm als nucleotide, dicteren dat op sommige punten in het metabolisme disfunctie kan optreden. Het zijn voornamelijk genetische defecten die kunnen leiden tot het ontbreken van bepaalde enzymen of remming van hun bioactiviteit. Een bekend X-gebonden genetisch defect leidt tot het Lesch-Nyhan-syndroom. Het syndroom veroorzaakt een disfunctie in de bergingsroute van het purinemetabolisme, zodat het lichaam in toenemende mate de anabole route van nieuwe synthese moet volgen. Het recessief overgeërfde genetische defect leidt tot functieverlies van hypoxanthine-guanine-fosforibosyltransferase (HGPRT). Ondanks verhoogde nieuwe synthese ontwikkelt zich een tekort aan guanosine of zijn bioactieve derivaten. Dit gaat gepaard met overmatig urinezuur productie, wat overeenkomstige gelijktijdige symptomen veroorzaakt, zoals de vorming van urine- en nierstenen. De permanent verheven urinezuur niveau kan leiden neerslag van urinezuurkristallen in het weefsel en pijnlijke aanvallen van jicht Nog ernstiger in dit opzicht zijn de neurologische aandoeningen, waaronder de neiging tot zelfverminking.
