Den guanosintrifosfat eller guanosin trifosfat (GTP) är en av många nukleotider som kan lagra fosfat fri energi lätt användbar för flera biologiska funktioner.
Till skillnad från andra relaterade fosfatnukleotider, som vanligtvis tillhandahåller den nödvändiga energin för att genomföra ett brett utbud av processer i olika cellulära sammanhang, har vissa författare visat att nukleotider såsom GTP, UTP (uridintrifosfat) och CTP (cytidintrifosfat) tillhandahåller energi främst i anabola processer.
Kemisk struktur för Guanosine Triphosphate eller GTP (Källa: Cacycle, via Wikimedia Commons)
I detta avseende antyder Atkinson (1977) att GTP har funktioner som involverar aktivering av många anabola processer genom olika mekanismer, vilket har visats i både in vitro- och in vivo-system.
Energin i dess bindningar, särskilt mellan fosfatgrupper, används för att driva vissa cellulära processer som är involverade särskilt i syntesen. Exempel på detta är proteinsyntes, DNA-replikation och RNA-transkription, mikrotubulssyntes, etc.
Strukturera
Som gäller för adeninnukleotider (ATP, ADP och AMP) har GTP tre obestridliga element som grundstruktur:
-En heterocyklisk guaninring (purin)
-Sockerkolonn med fem kol, ribos (furanring) och
- Tre fosfatgrupper bifogade
Den första fosfatgruppen av GTP är bunden till 5'-kolet i ribossockret och guaninresten är fäst vid denna molekyl genom 1 'kolet i ribofuranosringen.
I biokemiska termer är denna molekyl ett guanosin 5'-trifosfat, bättre beskrivet som ett purintrafosfat eller, med dess kemiska namn, 9-P-D-ribofuranosylguanin-5'-trifosfat.
Syntes
GTP kan syntetiseras de novo i många eukaryoter från inosinsyra (inosin 5'-monofosfat, IMP), en av de ribonukleotider som används för syntes av puriner, som är en av de två typerna av kvävebaser DNA och andra molekyler består.
Denna förening, inosinsyra, är en viktig grenpunkt inte bara för syntesen av puriner, utan också för syntesen av nukleotiderna fosfat ATP och GTP.
Syntesen av guanosinfosfatnukleotider (GMP, BNP och GTP: guanosin mono-, di- och trifosfat, respektive) börjar med NAD + -beroende hydroxylering av purinringen av IMP, och bildar den mellanliggande föreningen xantosinmonofosfat (XMP) .
Denna reaktion katalyseras av ett enzym känt som IMP-dehydrogenas, som allosteriskt regleras av GMP.
En amidgrupp överförs sedan till den sålunda producerade XMP (glutamin- och ATP-beroende reaktion) genom verkan av enzymet XMP-aminas, där en molekyl av guanosinmonofosfat eller GMP produceras.
Eftersom de mest aktiva nukleotiderna i allmänhet är trifosfatnukleotider, finns det enzymer som är ansvariga för överföringen av fosfatgrupper till GMP-molekyler som genereras på den beskrivna vägen.
Dessa enzymer är specifika ATP-beroende kinaser (kinaser) kända som guanylatkinaser och nukleosiddifosfokinaser.
I reaktionen katalyserad av guanylatcyklaser fungerar ATP som en fosfatgivare för omvandling av GMP till BNP och ATP:
GMP + ATP → BNP + ADP
Guanindifosfatnukleotiden (BNP) används därefter som ett underlag för ett nukleosiddifosfokinas, som också använder ATP som en fosfatgivare för omvandling av BNP till GTP:
BNP + ATP → GTP + ADP
Syntes av andra rutter
Det finns många cellulära metaboliska vägar som kan producera GTP på annat sätt än de de novo biosyntetiska vägen. Dessa gör det vanligtvis genom överföring av fosfatgrupper, som kommer från olika källor, mot GMP- och BNP-föregångare.
Funktioner
GTP, som en nukleotidfosfat analog med ATP, har otaliga funktioner på cellnivå:
-Deltagar i tillväxten av mikrotubuli, som är ihåliga rör sammansatta av ett protein som kallas "tubulin" vars polymerer har förmågan att hydrolysera GTP, vilket är viktigt för dess förlängning eller tillväxt.
-Det är en väsentlig faktor för G-proteiner eller GTP-bindande proteiner, som fungerar som mediatorer i olika signaltransduktionsprocesser som i sin tur är relaterade till cyklisk AMP och dess signaleringskaskader.
Dessa signalprocesser resulterar i kommunikation av cellen med dess miljö och dess inre organeller med varandra och är särskilt viktiga för att utföra instruktionerna kodade i hormoner och andra viktiga faktorer hos däggdjur.
Ett exempel på dessa signalvägar av stor betydelse för cellen är regleringen av enzymet adenylatcyklas genom dess interaktion med ett G-protein.
Funktioner
GTP har många funktioner som har demonstrerats genom in vitro-experiment i "cellfria" system. Från dessa experiment har det varit möjligt att visa att det aktivt deltar i:
-Proteinsyntes i eukaryoter (både för initiering och förlängning av peptider)
-Stimulering av proteinglykosylering
-Syntesen av ribosomalt RNA i prokaryoter och eukaryoter
-Syntesen av fosfolipider, särskilt under syntesen av diacylglycerol
Vissa funktioner
Andra experiment, men i cellulära eller in vivo-system har visat GTP: s deltagande i processer som:
-Sporulering och aktivering av sporerna från olika klasser av mikroorganismer, prokaryoter och eukaryoter
-Syntes av ribosomalt RNA i eukaryoter
-Bland annat.
Det har också föreslagits att onkogen utveckling från normala celler till cancerceller involverar förlust av kontroll över celltillväxt och proliferation, där många GTP-bindande proteiner och proteinkinaser med specifik GTP-beroende aktivitet deltar.
GTP har också stimulerande effekter på import av proteiner i mitokondrial matris, vilket är direkt relaterat till dess hydrolys (mer än 90% av mitokondriella proteiner syntetiseras av ribosomer i cytosolen).
referenser
- Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Väsentlig cellbiologi. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokemi (3: e upplagan). San Francisco, Kalifornien: Pearson.
- Pall, M. (1985). GTP: En central regulator för cellulär anabolism. I B. Horecker & E. Stadtman (Eds.), Aktuella ämnen i cellulär reglering (vol. 25, s. 183). Academic Press, Inc.
- Rawn, JD (1998). Biokemi. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson förlag.
- Sepuri, NB V, Schu, N., & Pain, D. (1998). GTP-hydrolys är avgörande för proteinimport i den mitokondriella matrisen. Journal of Biologisk kemi, 273 (3), 1420–1424.