Гуанозин трифосфатът, като нуклеозид трифосфат, е важен енергиен запас в организма заедно с аденозин трифосфат. Той осигурява главно енергия по време на анаболни процеси. Освен това, той активира много биомолекули.
Какво е гуанозин трифосфат?
Гуанозин трифосфат (GTP) представлява нуклеозиден трифосфат, съставен от нуклеотидната основа гуанин, захар рибозаи три фосфат остатъци, свързани чрез анхидридни връзки. Гуанинът е гликозидно свързан с рибоза, а рибозата от своя страна е свързана с тройката фосфат остатък чрез естерификация. Анхидридната връзка на третата фосфат групата към втората фосфатна група е много енергична. При разцепване на тази фосфатна група, GTP, както при аналогичното съединение аденозин трифосфат (ATP), осигурява много енергия за определени реакции и предаване на сигнала. GTP се образува или чрез единично фосфорилиране от GDP (гуанозин дифосфат) или чрез тройно фосфорилиране на гуанозин. В този процес фосфатните групи произхождат от АТФ, както и от реакции на трансфер в рамките на лимонена киселина цикъл. Изходният материал гуанозин е нуклеозид на гуанин и рибоза. GTP се превръща в GMP (гуанозин монофосфат) с освобождаването на две фосфатни групи. Като нуклеотид, това съединение е градивен елемент на рибонуклеинова киселина. В изолирано състояние извън тялото GTP е безцветно твърдо вещество. В тялото той изпълнява много функции като енергиен транспортер и доставчик на фосфати.
Функция, действие и роли
В допълнение към по-познатия ATP, GTP е отговорен и за много реакции на пренос на енергия. Много клетъчни метаболитни реакции могат да се осъществят само с помощта на енергиен трансфер от гуанозин трифосфат. Както при АТФ, свързването на третия фосфатен остатък с втория фосфатен остатък е много богато на енергия и е сравнимо с енергийното му съдържание. GTP обаче катализира различни метаболитни пътища от ATP. GTP получава енергията си в рамките на лимонена киселина цикъл от разбивката на въглехидрати и мазнини. Възможно е също така трансфер на енергия от АТФ към БВП при трансфер на фосфатна група. Това води до формиране на ADP и GTP. Гуанозин трифосфатът активира много съединения и метаболитни пътища. Например, той е отговорен за активирането на G-протеини, G протеини са протеини, които могат да свързват GTP. Това им позволява да предават сигнали чрез рецептори, свързани с G-протеин. Това са сигнали за обоняние, зрение или кръв регулиране на налягането. GTP стимулира предаването на сигнала в клетката, като подпомага предаването на важни сигнални вещества или чрез иницииране на сигнална каскада чрез стимулиране на G молекули при енергиен трансфер. Освен това, биосинтезата на протеини не може да се случи без GTP. Удължаването на веригата на полипептидната верига се осъществява с абсорбция на енергия, получена от превръщането на GTP в БВП. Транспортът на много вещества, включително мембрана протеини, за мембраните също се регулира значително от GTP. Освен това, GTP също регенерира ADP обратно към ATP под трансфера на фосфатен остатък. Той също така активира захарите маноза и фукоза, образувайки ADP-маноза и ADP-фукоза. Важна функция на GTP продължава да бъде участието му в сглобяването на РНК и ДНК. GTP е незаменим и за транспорта на вещества между клетъчното ядро и цитоплазмата. Трябва също да се спомене, че GTP е изходният материал за образуването на цикличен GMP (cGMP). Съединението cGMP е сигнална молекула и е отговорно, наред с други неща, за визуална трансдукция на сигнала. В бъбрек и червата, той контролира йонния транспорт. Той изпраща сигнала за разширяване на кръв съдове и бронхите. И накрая, смята се, че участва в развитието на мозък функция.
Образуване, поява, свойства и оптимални нива
Гуанозин трифосфатът се намира във всички клетки на организма. Той е незаменим като енергиен магазин, предавател на фосфатни групи и градивен елемент за изграждането на нуклеинова киселина. В контекста на метаболизма, той се произвежда от гуанозин, гуанозин монофосфат (GMP) или гуанозин дифосфат (GDP). GMP е нуклеотид на рибонуклеинова киселина. Той също може да бъде възстановен от това. Възможен е обаче и нов синтез в организма. Свързването на допълнителни фосфатни групи с фосфатната група, естерифицирана върху рибозата, е винаги възможно само с изразходване на енергия. По-специално, анхидридното свързване на третата фосфатна група с втората включва влагане на висока енергия, тъй като се натрупват електростатични отблъскващи сили които се разпределят по цялата молекула. Напрежението се образуват в молекулата, които се прехвърлят към съответната целева молекула, когато влезе в контакт с нея, освобождавайки фосфатна група. В целевата молекула настъпват конформационни промени, които предизвикват съответните реакции или сигнали.
Болести и разстройства
Когато предаването на сигнал в клетката не се случи правилно, могат да се получат различни заболявания. От голямо значение за предаването на сигнала в контекста на функцията на GTP са G протеините. G протеините представляват хетерогенна група протеини, които могат да предават сигнали чрез свързване с GTP. Това задейства сигнална каскада, която също е отговорна за невротрансмитерите и хормони влязъл в сила чрез докинг към G-протеин-свързани рецептори. Мутациите в G протеините или свързаните с тях рецептори често нарушават сигналната трансдукция и са причина за някои заболявания. Например, фиброзна дисплазия или костна дистрофия на Albrigh (псевдохипопаратиреоидизъм) се причиняват от мутация на G протеин. При това заболяване има резистентност към паратиреоиден хормон. Тоест тялото не реагира на този хормон. Паратиреоиден хормон отговаря за калций метаболизъм и формиране на костите. Разстройството на изграждането на костите води до миксоми на скелетните мускули или функционални нарушения от сърце, панкреас, черен дроб намлява щитовидната жлеза. В акромегалия, от друга страна, има резистентност към освобождаващия хормон на растежния хормон, така че растежният хормон се освобождава неконтролируемо, причинявайки повишен растеж на крайниците и вътрешни органи.
