Fosfodiesteri yhdistää, miten se muodostuu, toiminta ja esimerkit



fosfodiesterisidoksia ne ovat kovalenttisia sidoksia, jotka esiintyvät kahden fosfaattiryhmän happiatomin ja kahden muun molekyylin hydroksyyliryhmien välillä. Tämäntyyppisissä sidoksissa fosfaatti- ryhmä toimii kahden molekyylin välisen stabiilin liiton "sillana" sen happiatomien kautta.

Fosfodiesterisidosten olennainen rooli luonnossa on sekä DNA: n että RNA: n nukleiinihapposäikeiden muodostuminen. Pentoosisokerien (tapauksen mukaan deoksiriboosi tai riboosi) ohella fosfaattiryhmät ovat osa näiden tärkeiden biomolekyylien tukirakennetta.

DNA: n tai RNA: n nukleotidiketjut, kuten proteiinit, voivat olettaa erilaiset kolmiulotteiset konformaatiot, joita stabiloivat ei-kovalenttiset sidokset, kuten komplementaaristen emästen väliset vetysidokset.

Ensisijainen rakenne annetaan kuitenkin fosfodiesterisidoksilla kovalenttisesti sitoutuneiden nukleotidien lineaarisella sekvenssillä.

indeksi

  • 1 Miten muodostuu fosfodiesterisidos?
    • 1.1 Entsyymit
  • 2 Toiminto ja esimerkit
  • 3 Viitteet

Miten muodostuu fosfodiesterisidos?

Kuten peptidisidokset proteiineissa ja glykosidisidokset monosakkaridien välillä, fosfodiesterisidokset syntyvät dehydraatioreaktioista, joissa menetetään vesimolekyyli. Tässä on yksi näistä dehydraatioreaktioista:

H-X1-OH + H-X2-OH → H-X1-X2-OH + H2O

Fosfaatti-ionit vastaavat fosforihapon täysin deprotonoitua konjugaattipohjaa ja niitä kutsutaan epäorgaanisiksi fosfaateiksi, joiden lyhenne on merkitty Pi. Kun kaksi fosfaattiryhmää on kytketty yhteen, muodostuu vedetön fosfaatti- sidos ja saadaan epäorgaanisen pyrofosfaatin tai PPi: n tuntema molekyyli..

Kun fosfaatti-ioni on kiinnittynyt orgaanisen molekyylin hiiliatomiin, kemiallista sidosta kutsutaan fosfaattiesteriksi, ja tuloksena oleva laji on orgaaninen monofosfaatti. Jos orgaaninen molekyyli sitoutuu useampaan kuin yhteen fosfaattiryhmään, muodostuu orgaanisia difosfaatteja tai trifosfaatteja.

Kun yksi epäorgaanisen fosfaatin molekyyli sitoutuu kahteen orgaaniseen ryhmään, käytetään fosfodiesterisidosta tai "diesterifosfaattia". On tärkeää olla sekoittamatta fosfodiesterisidoksia korkean energian fosfoanhydro- sidoksiin molekyylien, kuten ATP: n, fosfaattiryhmien välillä..

Fosfodiesterisidokset vierekkäisten nukleotidien välillä koostuvat kahdesta fosfoesterisidoksesta, jotka esiintyvät nukleotidin 5'-aseman hydroksyylin ja seuraavan nukleotidin 3'-asemassa olevan hydroksyylin välillä DNA- tai RNA-juosteella.

Väliaineen olosuhteista riippuen nämä sidokset voidaan hydrolysoida sekä entsymaattisesti että ei-entsymaattisesti.

Entsyymit

Kemiallisten sidosten muodostuminen ja rikkominen on ratkaisevan tärkeää kaikille tärkeille prosesseille, kuten me tunnemme, eikä fosfodiesterisidosten tapaus ole poikkeus.

Tärkeimpiä entsyymejä, jotka voivat muodostaa nämä sidokset, ovat DNA- tai RNA-polymeraasit ja ribotsyymit. Fosfodiesteraasien entsyymit pystyvät hydrolysoimaan ne entsymaattisesti.

Replikoinnin aikana, joka on ratkaiseva prosessi solujen proliferaatioon, jokaista reaktiosykliä DNA: han lisätään dNTP (deoksinukleotiditrifosfaatti), joka on komplementaarinen templaatin emäkselle, nukleotidisiirtoreaktiolla.

Polymeraasi on vastuussa uuden sidoksen muodostamisesta templaattijuovan 3'-OH: n ja dNTP: n a-fosfaatin välille dNTP: n a- ja P-fosfaattien välisten sidosten hajoamisen ansiosta vapautuneen energian ansiosta. fosfoanhydro-sidoksilla.

Tuloksena on ketjun laajentaminen nukleotidilla ja pyrofosfaattimolekyylin (PPi) vapautuminen. On todettu, että nämä reaktiot ansaitsevat kaksi kaksiarvoista magnesiumionia (Mg2+), jonka läsnäolo sallii nukleofiilin OH: n staattisen stabiloinnin- saada likiarvo entsyymin aktiiviseen kohtaan.

pKettä fosfodiesterisidoksesta on lähellä 0: ta, joten vesiliuoksessa nämä sidokset ovat täysin ionisoituneita, negatiivisesti varautuneita.

Tämä antaa nukleiinihappomolekyyleille negatiivisen varauksen, joka neutraloidaan ionisten vuorovaikutusten ansiosta proteiiniaminohappotähteiden positiivisten varausten kanssa, sähköstaattiseen sitoutumiseen metalli-ionien kanssa tai assosiaatioon polyamiinien kanssa.

Vesipitoisessa liuoksessa DNA-molekyylien fosfodiesterisidokset ovat paljon vakaampia kuin RNA-molekyyleissä. Emäksisessä liuoksessa mainitut sidokset RNA-molekyyleissä pilkotaan nukleosidin intramolekyylisellä syrjäytymisellä 5'-päässä 2'-oksyanionilla..

Toiminto ja esimerkit

Kuten edellä mainittiin, näiden linkkien tärkein rooli on niiden osallistuminen sellaisten nukleiinihappomolekyylien luurankojen muodostumiseen, jotka ovat tärkeimpiä molekyyliä soluverkossa.

Topoisomeraasientsyymien aktiivisuus, jotka osallistuvat aktiivisesti DNA: n replikaatioon ja proteiinisynteesiin, riippuu fosfodiesterisidosten vuorovaikutuksesta DNA: n 5'-päässä niiden tyrosiinitähteiden sivuketjulla näiden aktiivisessa kohdassa. entsyymit.

Molekyyleillä, jotka osallistuvat toisena sananvälittäjinä, kuten syklinen adenosiinimonofosfaatti (cAMP) tai syklinen guanosiinitrifosfaatti (cGTP), on fosfodiesterisidoksia, jotka hydrolysoituvat spesifisillä entsyymeillä, joita kutsutaan fosfodiesteraaseiksi, joiden osallistuminen on erittäin tärkeää monille signalointiprosesseille solu-.

Biologisten kalvojen perustekijät ovat glyserofosfolipidejä, jotka koostuvat glyserolimolekyylistä, joka on sitoutunut fosfodiesterisidoksiin polaarisiin "pään" ryhmiin, jotka muodostavat molekyylin hydrofiilisen alueen..

viittaukset

  1. Fothergill, M., Goodman, M.F., Petruska, J. ja Warshel, A. (1995). Metalli-ionien roolin ja energian analyysi fosfodiesteri- sidoksen hydrolyysissä DNA-polymeraasilla I. American Chemical Society -lehden lehti, 117(47), 11619-11627.
  2. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molekyylisolubiologia (5. painos). Freeman, W. H. & Company.
  3. Nakamura, T., Zhao, Y., Yamagata, Y., Hua, Y. J. ja Yang, W. (2012). DNA-polymeraasin η katselu tekee fosfodiesterisidoksesta. luonto, 487(7406), 196-201.
  4. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehningerin biokemian periaatteet. Omega-versiot (5. painos)
  5. Oivanen, M., Kuusela, S., & Lönnberg, H. (1998). Kineettiset ja mekanismit RNA: n fosfodiesterisidosten lohkaisemiseksi ja isomeroimiseksi bronsted-hapoilla ja emäksillä. Kemialliset arviot, 98(3), 961-990.
  6. Pradeepkumar, P.I., Höbartner, C., Baum, D., ja Silverman, S. (2008). Nukleopeptidisidosten DNA-katalysoitu muodostuminen. Angewandte Chemie International Edition, 47(9), 1753 - 1757.
  7. Soderberg, T. (2010). Orgaaninen kemia ja biologinen painopiste II (Vol. II). Minnesota: Minnesotan yliopisto Morris Digital Well. Haettu osoitteesta www.digitalcommons.morris.umn.edu