Deoxythymidine is de meer gebruikelijke naam van 1- (2-deoxy-β-D-ribofuranosyl) -5-methyluracil. De naam thymidine wordt ook veel gebruikt. Deoxythymidine is een belangrijk onderdeel van DNA (desoxyribonucleïnezuur).
Wat is deoxythymidine?
Deoxythymidine is een nucleoside met de molecuulformule C10H14N2O5. Een nucleoside is een molecuul dat bestaat uit wat een nucleobase wordt genoemd en een monosaccharide, pentose. Deoxythymidine was een van de eerste bouwstenen van DNA die werd ontdekt. Daarom werd DNA aanvankelijk ook wel thymidylzuur genoemd. Pas veel later werd het hernoemd desoxyribonucleïnezuur Thymidine is echter niet alleen een nucleoside van DNA, maar ook een nucleoside van tRNA. Het tRNA is het transfer-RNA. Chemisch gezien bestaat deoxythymidine uit de base thymine en de monosaccharide deoxyribose. Beide ringsystemen zijn verbonden door een N-glycosidebinding. De basis kan dus vrij ronddraaien in het molecuul. Zoals alle pyrimidinenucleosiden is deoxythymidine zuurstabiel.
Functie, actie en rollen
Deoxythymidine is een nucleoside gevormd uit thymine en deoxyribose. Het is dus een verbinding van een nucleïnezuurbase (thymine) en een pentose (deoxyribose). Deze verbinding vormt de basisbouwsteen van nucleïnezuren Een nucleïnezuur is een zogenaamd heteropolymeer. Het bestaat uit verschillende nucleotiden die met elkaar zijn verbonden door fosfaat esters. Door het chemische proces van fosforylering worden nucleosiden opgebouwd tot nucleotiden. Bij fosforylering worden groepen fosfaten of pyrofosfaten overgebracht naar een doelmolecuul, in dit geval naar de nucleotiden. Het nucleoside deoxythymidine behoort tot de organische base (nucleïnezuurbase) thymine. In deze vorm functioneert deoxythymidine als de basisbouwsteen van DNA. DNA is een groot molecuul dat erg rijk is aan fosfor en stikstof Het functioneert als drager van genetische informatie. DNA bestaat uit twee enkele strengen. Deze lopen in tegengestelde richting. De vorm van deze strengen doet denken aan een touwladder, wat betekent dat de afzonderlijke strengen met elkaar zijn verbonden door een soort spar. Deze rondhouten zijn gevormd uit twee van de organische bases in ieder geval. Naast thymine zijn er ook de bases adenine, cytosine en guanine. Thymine vormt altijd een band met adenine. Twee waterstof er vormen zich banden tussen de twee bases DNA bevindt zich in de kernen van somatische cellen. De taak van het DNA, en dus ook de taak van deoxythymidine, is het opslaan van erfelijke informatie. Het codeert ook voor de biosynthese van eiwitten en dus tot op zekere hoogte de 'blauwdruk' van het respectieve levende organisme. Alle processen in het lichaam worden hierdoor beïnvloed. Storingen binnen het DNA dus ook leiden tot ernstige verstoringen in het lichaam.
Vorming, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden
In principe bestaat deoxythymidine alleen uit carbon, waterstof, stikstof en zuurstof Het lichaam zou ook zelf nucleosiden kunnen synthetiseren. De synthese is echter vrij complex en zeer tijdrovend, dus slechts een deel van deoxythymidine wordt op deze manier geproduceerd. Om energie te besparen, doet het lichaam hier een soort recycling en gebruikt het de zogenaamde bergingsroute. Purines worden gevormd tijdens de afbraak van nucleïnezuren Door verschillende chemische processen kunnen nucleotiden en dus nucleosiden uit deze purinebasen worden gewonnen.
Ziekten en aandoeningen
DNA-schade kan optreden als gevolg van deoxythymidine-stoornis. Mogelijke oorzaken van DNA-schade zijn onder meer defecte stofwisselingsprocessen, chemische stoffen of ioniserende straling. Ioniserende straling omvat bijvoorbeeld UV straling Een ziekte waarbij DNA een belangrijke rol speelt is kanker Elke dag vermenigvuldigen tientallen miljoenen cellen zich in het menselijk lichaam. Voor een vlotte reproductie is het belangrijk dat het DNA onbeschadigd, compleet en foutloos is. Alleen dan kan alle relevante genetische informatie worden doorgegeven aan de dochtercellen. Factoren zoals UV straling, chemicaliën, vrije radicalen of hoogenergetische straling kunnen niet alleen het celweefsel beschadigen, maar ook leiden op fouten in de duplicatie van DNA tijdens celdeling. Als gevolg hiervan bevat de genetische informatie foutieve informatie. Normaal gesproken hebben cellen een reparatiemechanisme. Dit betekent dat kleine beschadigingen aan het erfelijk materiaal ook daadwerkelijk kunnen worden hersteld. Het kan echter gebeuren dat de schade wordt doorgegeven aan de dochtercellen. Dit wordt ook wel mutaties van het genetisch materiaal genoemd. Als er teveel mutaties in het DNA worden gevonden, initiëren gezonde cellen meestal geprogrammeerde celdood (apoptose) en vernietigen ze zichzelf. Dit om te voorkomen dat de schade aan het genetisch materiaal zich verder verspreidt. Celdood wordt geïnitieerd door verschillende signaalgevers. Schade aan deze signaaltransducers lijkt een belangrijke rol te spelen bij kanker ontwikkeling. Als ze niet reageren, vernietigen de cellen zichzelf niet en wordt de schade aan het DNA doorgegeven van celgeneratie op celgeneratie. Thymine, en dus deoxythymidine, blijkt bijzonder significant te zijn bij de verwerking van UV straling UV-straling kan leiden op mutaties van DNA, zoals reeds vermeld. CPD-schade komt vooral veel voor als gevolg van UV-straling. Bij deze CPD-schade combineren twee thymine-bouwstenen meestal om een zogenaamd dimeer te vormen en een solide eenheid te vormen. Daardoor kan het DNA niet meer correct worden gelezen en sterft de cel of, in het ergste geval, huid kanker ontwikkelt. Dit proces is slechts één picoseconde erna voltooid absorptie van de UV-stralen. Om dit te laten gebeuren, moeten de thyminebasen in een specifieke opstelling aanwezig zijn. Omdat dit niet zo vaak het geval is, is de schade door UV-straling nog beperkt. Als het genoom echter wordt vervormd zodat er meer thymines in de juiste rangschikking zitten, is er ook een verhoogde vorming van dimeren en dus grotere schade in het DNA.
