Det cykliska GMP , guanosinmonofosfat, även känt som cykliskt guanosinmonofosfat eller guanosin 3 av ', 5'-monofosfat är en nukleotid som är involverad i många processer cykliska celler, särskilt de relaterade signalering och intercellulär kommunikation.
Det beskrevs för första gången för mer än 40 år sedan, kort efter upptäckten av dess analoga, cykliska AMP, som skiljer sig från den när det gäller kvävebas, eftersom det inte är en nukleotid av guanin utan adenin.
Kemisk struktur för cykliskt guanosinmonofosfat eller GMP (Källa: en: Användare: Diberri via Wikimedia Commons)
Liksom andra cykliska nukleotider, såsom nämnda cykliska AMP eller cykliska CTP (cykliskt cytidinmonofosfat), är strukturen för cyklisk GMP avgörande för dess kemiska egenskaper och biologiska aktivitet, förutom att den är mer stabil än dess motsvarighet.
Denna nukleotid produceras av ett enzym känt som guanylylcyklas och har förmåga att avfyra signaleringskaskader av cykliskt beroende GMP-proteinkinaser, på liknande sätt som cykliskt AMP.
Det har beskrivits inte bara hos däggdjur, som är mycket komplexa djur, utan också i de enklaste prokaryoterna, inkluderade i riken eubakterier och archaea. Dess närvaro i växter är fortfarande en fråga om debatt, men bevis tyder på att det saknas i dessa organismer.
Bildning och nedbrytning
Den intracellulära koncentrationen av de cykliska guaninnukleotiderna såväl som adenin är extremt låg, särskilt jämfört med deras icke-cykliska analoger som är mono-, di- eller trifosfaterade.
Emellertid kan nivåerna av denna nukleotid selektivt ändras i närvaro av vissa hormonella stimuli och andra faktorer som uppträder som primära budbärare.
Metabolism av cyklisk GMP är delvis oberoende av metabolism av cyklisk AMP och andra analoga nukleotider. Detta produceras från GTP av ett enzymsystem känt som guanylylcyklas eller guanylatcyklas, som är ett delvis lösligt enzym i de flesta vävnader.
Guanylatcyklasenzymer är ansvariga för "cykliseringen" av fosfatgruppen i position 5 'i sockerresten (ribos), vilket orsakar bindning av samma fosfat till två olika OH-grupper i samma molekyl.
Detta enzym är mycket rikligt i tunntarmen och lungorna hos däggdjur och den mest aktiva källan finns i spermierna från en art av sjöborre. I alla organismer som har studerats beror det på tvåvärda manganjoner, som skiljer den från adenylatcyklaser, som beror på magnesium eller zink.
Cyklisk GMP-nedbrytning medieras av cykliska nukleotidfosfodiesteraser som inte verkar vara specifika, eftersom det har visats att samma enzymer kan använda både cykliska AMP och cykliska GMP som hydrolyserbara substrat.
Både processer, bildning och nedbrytning, kontrolleras noggrant intracellulärt.
Strukturera
Strukturen för cyklisk GMP skiljer sig inte signifikant från strukturen för andra cykliska nukleotider. Som namnet antyder (guanosin 3 ', 5'-monofosfat) har en fosfatgrupp bunden till syre vid kolet i 5'-läget för ett ribossocker.
Nämnda ribosesocker är samtidigt kopplad till kvävebasen i den heterocykliska guaninringen med hjälp av en glykosidbindning med kolet i 1'-positionen av ribos.
Fosfatgruppen som är bunden till syreatomen vid ribos 5'-position transfusioneras genom en fosfodiesterbindning, som uppträder mellan samma fosfatgrupp och kolens syre i ribos 3'-position, så att man bildar ett 3'-5'- "trans-fused" fosfat (3'-5'-trans-fused fosfat).
Fusionen av fosfatgruppen eller dess "cyklisering" orsakar en ökning av molekylens styvhet, eftersom den begränsar den fria rotationen av bindningarna i furanringen av ribos.
Som också gäller för cyklisk AMP är den glykosidiska bindningen mellan guaninringen och ribosen och dess rotationsfrihet viktiga strukturella parametrar för den specifika igenkänningen av cyklisk GMP.
Funktioner
Till skillnad från de många och mycket varierade funktionerna som andra analoga cykliska nukleotider, såsom cyklisk AMP har, är funktionen hos cyklisk GMP lite mer begränsad:
1-Deltar i signalprocesser som svar på ljusstimulering av synpigment. Dess koncentration ändras på grund av aktiveringen av ett G-protein som uppfattar ljusstimulat och interagerar med ett GMP-beroende cykliskt fosfodiesteras.
Förändringar i nivåerna av denna nukleotid förändrar permeabiliteten hos membranet hos de stavformade okulära cellerna till natriumjoner, vilket orsakar andra förändringar som avslutar överföringen av stimulansen till synsnerven.
2-Det har funktioner i muskelkontraktion och avslappningscykel för glatt muskel som svar på kväveoxid och andra kemiska föreningar av olika slag.
3-En ökning av dess koncentration på grund av svaret på natriuretiska peptider är relaterat till regleringen av rörelsen av natrium- och vattenjoner genom cellmembranen.
4-I vissa organismer kan cyklisk GMP tävla med cyklisk AMP för cyklisk nukleotidfosfodiesteras, och tillsatsen av cyklisk GMP kan bidra till en ökning av koncentrationen av cyklisk AMP genom att minska dess nedbrytning.
5-bakterier såsom E. coli ökar sina nivåer av cyklisk GMP när de utsätts för kemo-attraherande medel, vilket indikerar att denna nukleotid är involverad i signalprocesser som svar på dessa kemiska stimuli.
6-Det har fastställts att cyklisk GMP också har viktiga konsekvenser i vasodilaterings- och erektionsprocesser hos däggdjur.
7-Många portjonkanaler (kalcium och natrium) regleras av intracellulära ligander som specifikt använder cyklisk GMP.
referenser
- Botsford, JL (1981). Cykliska nukleotider i prokaryoter. Mikrobiologiska recensioner, 45 (4), 620–642.
- Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biokemi (4: e upplagan). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Learning.
- Hardman, J., Robison, A., & Sutherland, E. (1971). Cykliska nukleotider. Årliga recensioner i fysiologi, 33, 311–336.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger principer för biokemi. Omega Editions (5: e upplagan).
- Newton, RP, & Smith, CJ (2004). Cykliska nukleotider. Fytokemi, 65, 2423-2437.