cytidín

cytidín patrí k nukleozidom a je tvorený cytozínom z nukleovej bázy a cukrovou ribózou. Tvorí pár báz s guanozínom prostredníctvom vodíkových väzieb. Hrá tiež ústrednú úlohu v metabolizme pyrimidínov.

Čo je to cytidín?

Cytidín je nukleozid, ktorý pozostáva z cytozínu a ribózy. Okrem adenínu, guanínu a tymínu sa na syntéze nukleových kyselín podieľa aj cytozín na báze dusíka. Fosforylácia cytidínu produkuje cytidínmonofosfát (CMP), cytidín difosfát (CDP) alebo cytidín trifosfát (CTP).

Cytidínmonofosfát je nukleotid v RNA. Do štruktúry nukleových kyselín sú zapojené dve purínové a dve pyrimidínové bázy, pričom tymín sa v RNA vymieňa za uracil. Adenín a guanín patria medzi purínové bázy, zatiaľ čo tymín, cytozín a uracil patria medzi pyrimidínové bázy. Cytidín deamináza môže deaminovať cytidín na uridín. Uridín je nukleozid vyrobený z ribózy a uracilu. Môže byť tiež fosforylovaný na uridínmonofosfát.

Uridínmonofosfát je tiež dôležitým nukleotidom pre RNA. Ďalej CDP a CTP sú tiež aktivačnými skupinami pre syntézu lecitínu, cefalínu a kardiolipínu. Čistý cytidín je prítomný vo vode rozpustná pevná látka, ktorá sa rozkladá pri 201 až 220 stupňoch. Môže byť katalyticky degradovaný na cytozín a ribózu enzýmom pyrimidín nukleozidáza.

Funkcia, účinok a úlohy

Cytidín hrá ústrednú úlohu v metabolizme pyrimidínov. Pyrimidín poskytuje základnú štruktúru pre pyrimidínové bázy cytozín, tymín a uracil, ktoré sa vyskytujú v nukleových kyselinách. Tymín v RNA sa vymieňa za uracil.

Uracil sa tiež produkuje deamináciou cytidínu cytidín deaminázou. Chemické premeny medzi tromi pyrimidínovými bázami majú zásadný význam pre opravné procesy v DNA a epigenetické zmeny. V kontexte epigenetiky sú rôzne vlastnosti modifikované vplyvmi prostredia. Genetický materiál sa však nemení. Modifikačné zmeny organizmu sú spôsobené rozdielnou expresiou génov. Epigenetický proces predstavuje aj procesy diferenciácie telových buniek na tvorbu rôznych bunkových línií a orgánov.V závislosti od typu bunky sú rôzne gény aktivované alebo deaktivované.

To sa deje prostredníctvom metylácie cytidínových báz v DNA. V priebehu metylácie sa tvorí metylcytozín, ktorý sa dá deamináciou previesť na tymín. Komplementárny nukleobázový guanín v opačnom dvojvláknovom reťazci umožňuje rozpoznanie chyby a opätovnú výmenu tymínu za cytozín. Guanín sa však môže vymeniť aj za adenín, čo vedie k bodovej mutácii. Ak je nemetylovaný cytozín deaminovaný, vzniká uracil. Pretože sa uracil neobjavuje v DNA, je okamžite nahradený cytozínom. Namiesto cytozínu je rýchlosť mutácie spôsobená metyláciou mierne zvýšená.

Súčasne sa prostredníctvom metylácie vypína stále viac génov, takže bunky v bunkovej línii sa stanú špecializovanejšími. V opravných procesoch sú opravné enzýmy založené na pôvodnom reťazci DNA, ktorý rozpoznávajú prostredníctvom vyššieho stupňa metylácie. Doplnková vetva je tiež vytvorená na základe tam uložených informácií. Chyby inštalácie sú okamžite opravené. Enzým AID (aktivácia indukovaná cytidín deamináza) veľmi špecificky katalyzuje deamináciu cytidínových skupín na uridínové skupiny v jednovláknovej DNA. Vyskytujú sa somatické hypermutácie, ktoré menia protilátkové sekvencie B buniek. Potom sa vyberú zodpovedajúce B bunky. To umožňuje flexibilnú imunitnú reakciu.

Vzdelávanie, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty

Cytidín je medziprodukt metabolizmu pyrimidínov. Ako izolované spojenie na tom nezáleží. Ako už bolo spomenuté, je zložený z cytozínu na báze nukleových kyselín a kvartérnej cukrovej ribózy. Telo dokáže syntetizovať samotný cytozín.

Jeho syntéza je však veľmi energeticky náročná, takže sa získava zo stavebných blokov nukleových kyselín v rámci záchrannej cesty a môže sa znova integrovať do nukleových kyselín. Po úplnom štiepení bázy sa vytvorí oxid uhličitý, voda a močovina. Je prítomný ako nukleozid v RNA. V DNA sa cytozín viaže na deoxyribózu, takže nukleozid deoxycytidín sa tu vyskytuje ako stavebný blok.

Choroby a poruchy

Metylácie na cytidínových zvyškoch DNA sú veľmi dôležité pre značenie, aby sa oddelili rôzne biochemické procesy. K chybám však môže dôjsť aj pri metylácii, ktorá vedie k chorobe.

V prípade chybnej metylácie sa môžu spustiť zvýšené aj znížené génové aktivity, ktoré nespĺňajú požiadavky. Tieto metylačné vzorce sa prenášajú počas delenia buniek. Z dlhodobého hľadiska sa vyskytujú zmeny, ktoré môžu viesť k chorobám. Napríklad niektoré nádorové bunky majú rôzne metylačné štruktúry, ktoré sa nevyskytujú v zdravých bunkách. Napríklad metylácia môže blokovať určité gény, ktoré kódujú enzýmy regulujúce rast. Ak tieto enzýmy chýbajú, môže dôjsť k inhibícii rastu buniek. To platí aj pre enzýmy, ktoré pri výskyte bunkových defektov iniciujú riadnu bunkovú smrť (apoptóza).

Cielené ovplyvnenie metylácie DNA ešte nie je možné. Existujú však štúdie úplnej demetylácie nádorových buniek, aby sa znovu podrobili kontrole proteínov regulujúcich rast. Podľa niekoľkých klinických štúdií sa preukázalo, že demetylácia obmedzuje rast nádoru u pacientov s akútnou myeloidnou leukémiou. Tento postup je známy aj ako epigenetická terapia. Metylačné procesy môžu tiež hrať úlohu pri iných chorobách. Vďaka vplyvom prostredia sa organizmus prispôsobuje zmeneným podmienkam vytváraním biologických modifikácií založených na metyláciách cytidínových zvyškov DNA. Telo teda vykonáva proces učenia, ktorý však môže tiež spôsobiť nesprávnu reguláciu.