guanín

guanín je dôležitou dusíkatou zásadou a má zásadný význam pre metabolizmus nukleových kyselín v organizme. Môže byť syntetizovaný v tele z aminokyselín. Avšak kvôli vysokému výdaju energie na túto reakciu sa často regeneruje cestou záchrany.

Čo je guanín?

Guanín je jednou z piatich dusíkatých báz, ktoré hrajú kľúčovú úlohu v štruktúre DNA a RNA. Je tiež základnou zložkou ďalších fyziologicky dôležitých molekúl, ako je guanizíntrifosfát (GTP).

Guanín je purínová báza, ktorej základná chemická štruktúra sa skladá z heterocyklického aromatického kruhu zloženého zo šiestich atómov a pripojeného päťčlenného kruhu. V tele sa zvyčajne vyskytuje ako mononukleotid s ribózou alebo deoxyribózou a fosfátovým zvyškom. Mononukleotidový GTP je okrem ATP energetickým zásobníkom v kontexte energetického metabolizmu. V dvojitej špirále DNA je guanín spojený s komplementárnym cytozínom na báze dusíka prostredníctvom troch vodíkových väzieb.

Pretože tvorba voľného guanínu je veľmi energeticky náročná, získava sa z nukleových kyselín v tele štiepením (cesta záchrany) a znovu sa používa vo forme mononukleotidu na syntézu nukleových kyselín. V tele sa rozkladá na kyselinu močovú. Guanín je mierne žltkastá pevná látka s teplotou topenia 365 stupňov. Rozkladá sa. Je nerozpustný vo vode, ale môže byť rozpustený v kyselinách a zásadách.

Funkcia, účinok a úlohy

Guanín je súčasťou nukleových kyselín a rôznych nukleotidov a nukleozidov. Ako dôležitá nukleobáza je jednou z ústredných molekúl všetkých organizmov.

Tvorí genetický kód s ďalšími tromi nukleobázami adenínom, cytozínom a tymínom. Podobne je glykozidicky viazaný na cukor deoxyribózu v DNA. Tri po sebe nasledujúce nukleobázy kódujú každú jednu aminokyselinu ako tzv. Kodón. Niekoľko kodónov teda kóduje proteín ako reťazec po sebe idúcich aminokyselín. Genetický kód je uložený v DNA. Vo vnútri dvojitej špirály DNA je komplementárny reťazec s príslušnými komplementárnymi nukleobázami. Je viazaný na kodónový reťazec vodíkovou väzbou a je zodpovedný za stabilitu genetickej informácie.

V rámci RNA hrá guanín spolu s ostatnými nukleobázami dôležitú úlohu pri syntéze proteínov. Nukleozidy guanizín a deoxyguanizín sú tiež dôležitými medziproduktmi v metabolizme. Nukleotidy guanizínmonofosfát (GMP), guanizín difosfát (GDP) a guanizín trifosfát (GTP) sú okrem ATP a ADP tiež zodpovedné za energetický metabolizmus. Nukleotidy DNA sa tiež vyskytujú ako medziprodukty v metabolizme.

Vzdelávanie, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty

Guanín má zásadný význam v metabolizme všetkých organizmov. Pretože je súčasťou nukleových kyselín, vyskytuje sa tiež voľne ako medziprodukt metabolizmu. V ľudskom organizme sa môže syntetizovať z aminokyselín. Biosyntéza je však veľmi energeticky náročná.

Preto sa získava z nukleových kyselín vo forme nukleotidov cestou záchrany. V záchrannej ceste sú voľné purínové bázy ako adenín, guanín a hypoxantín vyrezané z existujúcich nukleových kyselín a vytvárajú sa nové mononukleotidy. Tento proces je oveľa energeticky účinnejší ako nová syntéza guanínu a jeho mononukleotidu. Mononukleotid sa znova použije na syntézu nukleových kyselín. Záchranná cesta teda predstavuje recyklačný proces, keď sa rozloží guanín, kyselina močová sa vytvára prostredníctvom medziproduktu xantínu.

Rozklad purínov v tele je hlavným zdrojom kyseliny močovej. U vtákov, plazov a netopierov je guanín okrem kyseliny močovej dôležitým produktom vylučovania dusíka. Pretože tento pastovitý výrobok obsahuje málo vody a dá sa zle použiť na výrobu energie, vylučuje sa najmä priamo u vtákov a netopierov. Pretože sa pri vylučovaní celková hmotnosť zníži, zlepšuje sa schopnosť týchto zvierat lietať. Vylúčený guanín vytvára po zvetrávaní tzv. Guano, najmä na pôdach bohatých na vápno. Guano je veľmi cenné hnojivo bohaté na fosfor a dusík.

Svoje lieky nájdete tu

Choroby a poruchy

Ak je metabolizmus guanínu narušený, môžu vzniknúť zdravotné problémy. Napríklad, ak je enzým hypoxantín guanín-fosforibozyltransferáza (HGPRT) defektný, cesta na záchranu je narušená. Z toho sa vyvíja tzv. Lesch-Nyhanov syndróm.

Pri tomto ochorení nie je izolácia guaninínových mononukleotidov z nukleových kyselín nedostatočná. Skôr dochádza k zvýšenému rozkladu guanínu. V tele sa vytvára veľké množstvo kyseliny močovej. Preto je toto ochorenie známe aj ako syndróm hyperurikémie. V závažných prípadoch sa vyskytuje autoagresia, kognitívne poškodenie a dokonca aj zahraničná agresia. Pacienti sa často zrania. Chlapci sú väčšinou postihnutí, pretože autozomálne recesívne ochorenie je spôsobené génovou mutáciou na chromozóme X.

U dievčat by mutácia mala ovplyvniť obidva chromozómy X, ale zriedkavo sa to stáva. Ak sa Lesch-Nyhanov syndróm nelieči, deti zomrú v detstve. Rozklad guanínu možno potlačiť užívaním liekov a špeciálnej stravy. Symptómy sa tak môžu čiastočne zmierniť. Bohužiaľ, Lesch-Nyhanov syndróm sa nedá liečiť kauzálne. Hyperurikémia sa môže vyskytnúť aj v súvislosti s inými chorobami alebo inými genetickými poruchami. Primárna hyperurikémia je jedno percento genetická a 99% je spôsobená zníženou exkréciou kyseliny močovej obličkami.

Existujú aj sekundárne formy hyperurikémie. Napríklad choroby, ktoré sú spojené so zvýšeným poškodením buniek, ako je leukémia alebo určité ochorenia krvi, môžu produkovať viac purínov, a tým aj kyseliny močovej. Lieky alebo alkoholizmus môžu tiež viesť k poruchám metabolizmu purínov. V dôsledku zvýšenej koncentrácie kyseliny močovej sa môžu vyskytnúť záchvaty dny v dôsledku zrážania kyseliny močovej v kĺboch. Liečba zahrnuje diétu s nízkym obsahom purínu, a preto aj s nízkym obsahom guanínu.