Nukleosiidid

A Nukleosiid koosneb alati nukleobaasist, mis on N-glükosiidsideme kaudu ühendatud monosahhariidiga riboos või desoksüribos. Kõiki 5 tuumabaasi - DNA ja RNA topelt- ja üksikute heelikate ehitusplokke - saab ensümaatiliselt muundada nukleosiidideks. Mõnel glükosiidil on füsioloogiline tähtsus, näiteks adenosiinil, mis on ADP ja ATP põhiline tugiplokk rakkude energiavahetuses.

Mis on nukleosiidid?

DNA topeltheliklid ja RNA üksikud heelitsid moodustatakse ainult viie erineva nukleobaasi järjestustest nukleotiidide kujul.

Kõik viis nukleobaasi, millest adeniin ja guaniin põhinevad puriini ja tsütosiini, tümiini ja uratsiili viie- ja kuueliikmelisel tsüklil, pürimidiini aromaatsel kuueliikmelisel tsüklil, võivad olla ühendatud monosahhariidiga riboos või desoksüriboos N-glükosiid. Pentoosi 1. aatomil olev hüdroksüülrühm (-OH) reageerib tuumaaluse aminorühmaga (-NH2), moodustades ja eraldades H2O molekuli. Riboosi- või desoksüboosijäägi kinnitamisel muutub adeniin adenosiiniks või deoksüadenosiiniks.

Sarnaselt muundatakse puriini aluseline guaniin ka guanosiiniks või desoksüguanosiiniks. Kolm puriinalust tümiini, tsütosiini ja uratsiili muundatakse riboosijäägi lisamise teel tümidiiniks, tsütidiiniks ja uridiiniks või antakse neile igaühe eesliide “desoksü-”, kui lisatud suhkrujääk koosneb desoksüboosist. Samuti on palju modifitseeritud nukleosiide, millest mõned mängivad rolli ülekande-DNA (tDNA) ja ribosoomi RNA (rRNA) vahendamisel.

Kunstlikult toodetud, modifitseeritud nukleosiidid, niinimetatud nukleosiidi analoogid, toimivad nt. T. viirusevastaste ravimitena ja neid kasutatakse spetsiaalselt retroviiruste vastu võitlemiseks. Mõnel nukleosiidi analoogil on tsütostaatiline toime, seetõttu kasutatakse neid teatud vähirakkude vastu võitlemiseks.

Funktsioon, mõju ja ülesanded

Viie põhilise nukleosiidi üks olulisemaid funktsioone on muundada nukleotiidideks koos pentoosile fosfaatrühma lisamisega ning moodustada nukleotiididena DNA ja RNA ehitusplokid.

Mõned nukleosiidid võtavad ka ülesandeid teatud metaboolsete protsesside katalüüsimisel modifitseeritud kujul. Näiteks metüülrühmade doonorina toimib niinimetatud aktiivne metioniin (S-adenosüülmetioniin). Mõnel juhul toimivad nukleosiidid ka oma nukleotiidide vormis rühmi ülekandvate koensüümide ehitusplokkidena. Selle näideteks on riboflaviin (B2-vitamiin), mis toimib paljude koensüümide eellasena ja mängib seega keskset rolli paljudes ainevahetusprotsessides.

Rakkude energiavarustuses mängib adenosiin väga olulist rolli adeniindifosfaadina (ADP) ja adenosiintrifosfaadina (ATP). ATP-d võib kirjeldada kui universaalset energiakandjat ja see on ka fosfaadi doonor paljudes metaboolsetes protsessides, mis hõlmavad fosforüülimist. Guanosiintrifosfaat (GTP) on energiakandja mitokondrites niinimetatud tsitraaditsüklis. Nukleotiidid on ka osa koensüüm A ja vitamiin B12.

Nukleosiide uridiini ja tsütidiini kasutatakse koos ravimitena neuriidi ja lihashaiguste raviks. Näiteks kasutatakse ainet närvijuurte põletiku vastu selgroos ja lumbagos. Modifitseeritud nukleosiidid, niinimetatud nukleosiidi analoogid, näitavad z. T. virostaatiline toime retroviiruste vastu. Neid kasutatakse ravimites, mida kasutatakse z vastu. B. herpes simplex viiruse ja HI viiruste vastu. Vähivastases võitluses mängivad rolli ka muud tsütostaatilise toimega nukleosiidi analoogid.

Haridus, esinemine, omadused ja optimaalsed väärtused

Nukleosiidid koosnevad eranditult süsinikust, vesinikust, hapnikust ja lämmastikust. Kõiki aineid leidub rohkesti kõikjal maakeral. Mikroelemente ja haruldasi mineraale pole nukleosiidide ehitamiseks vaja. Keha ei sünteesi aga nukleosiide nullist, kuna süntees on keeruline ja energiat kulutav.

Inimkeha kulgeb seetõttu vastupidist teed pidi, peamiselt puriini ja pürimidiini metabolismis (päästerada) võidakse nukleosiide peamiselt lagunemisprotsessidest. Nukleosiidid osalevad puhtal kujul või fosforüülitud kujul nukleotiididena paljudes ensümaatiliselt-katalüütilistes metaboolsetes protsessides. Eriti tähelepanuväärne on adenosiini funktsioon ATP ja ADP kujul nn hingamisahelas. Nukleotiid-guaniintrifosfaat mängib nn tsitraaditsüklis üliolulist rolli.

Tsüklite ajal toimuvad protsessid rakkude mitokondrites. Kuna nukleosiidid esinevad peaaegu alati seotud kujul või funktsionaalsete kandjatena praktiliselt kõigis keharakkudes suurtes kogustes, ei ole optimaalse kontsentratsiooni jaoks üldist piiri ega soovituslikku väärtust. Teatavate nukleosiidide või nukleotiidide kontsentratsiooni määramine vereplasmas võib olla kasulik diagnoosimisel ja diferentsiaaldiagnostikal.

Haigused ja häired

Nukleosiidid on paljude metaboolsete protsesside aktiivne osa ja nende funktsioone saab ainult harva vaadelda eraldatult. Häiringud on tavaliselt seotud keerukate ensümaatiliste-katalüütiliste protsessidega, mis teatud punktides katkestatakse või pärsitakse ja põhjustavad vastavaid sümptomeid.

Nukleosiidides ainevahetushäireid põhjustavad haigused mõjutavad tavaliselt ka puriini või pürimidiini metabolismi, sest viiel aluselisel nukleosiidil on kas puriini või pürimidiini skelett. Puriini metabolismi häiringut põhjustab üldtuntud Lesch-Nyhani sündroom - pärilik haigus, mis põhjustab hüpoksantiini-guaniini fosforibosüültransferaasi (HGPRT) defitsiiti. Ensüümi puudus takistab teatud nukleobaaside ringlussevõttu, nii et hüpoksantiin ja guaniin kuhjuvad kumulatiivselt.

See omakorda kutsub esile hüperurikeemia, kõrgenenud kusihappe taseme, mis viib podagra tekkeni. Suurenenud kusihappe sisaldus põhjustab liigeste ja kõõluste ümbriste ladestumist, mis võib esile kutsuda valulikke sümptomeid. Väga harv pärilik haigus avaldub adenosuktsinaatlüaasi puudulikkuses, mis põhjustab puriini metabolismi probleeme. Haigus põhjustab lihaste tõmblemist ja hilinenud, tõsist lapse arengut.