Гуанинът е важен азот основа и има централна роля в метаболизма на нуклеиновите киселини в организма. Може да се синтезира в организма от аминокиселини. Въпреки това, поради високите енергийни разходи на тази реакция, нейното възстановяване често се случва по пътя на спасяването.
Какво е гуанин?
Гуанинът е един от петте азотни бази които са важни за изграждането на ДНК и РНК. Той е и основен компонент на други физиологично важни молекули като гуанизин трифосфат (GTP). Гуанинът представлява пуринова основа, чиято основна химическа структура се състои от хетероцикличен ароматен пръстен от шест атома и прикрепен пръстен от пет. В тялото обикновено се среща като мононуклеотид с рибоза или дезоксирибоза и a фосфат остатък. Заедно с АТФ, мононуклеотидът GTP е енергиен запас в контекста на енергиен метаболизъм. В двойната спирала на ДНК, гуанинът е свързан с комплементарната азот основен цитозин чрез три водород облигации. Тъй като образуването на свободен гуанин е много енергоемко, той се възстановява в организма от нуклеинова киселина чрез разцепване (път на спасяване) и се използва отново под формата на мононуклеотид за синтез на нуклеинова киселина. В тялото тя се разгражда до пикочна киселина. Гуанинът е леко жълтеникаво твърдо вещество с точка на топене от 365 градуса. При разлагане се топи. Той е неразтворим в вода, но може да се разтвори в киселини и основи.
Функция, ефект и задачи
Гуанинът е компонент на нуклеинова киселина и различни нуклеотиди и нуклеозиди. Като важна нуклеинова основа, тя е една от централните молекули на всички организми. Заедно с останалите три нуклеинови бази аденин, цитозин и тимин, той формира генетичния код. Подобно на тези, той е гликозидно свързан с захар дезоксирибоза в ДНК. Три последователни нуклеинови бази кодират по една аминокиселина всяка като така наречения кодон. По този начин няколко кодона кодират протеин като последователна верига аминокиселини. Генетичният код се съхранява в ДНК. В рамките на двойната спирала на ДНК има комплементарна верига със съответните комплементарни нуклеинови бази. Той е свързан с кодоногенната верига чрез водород свързване и е отговорен за стабилността на генетичната информация. В рамките на РНК, гуанинът играе важна роля в синтеза на протеини, заедно с другите нуклеинови бази. Важни междинни продукти в метаболизма са също нуклеозидите гуанизин и дезоксигуанизин. Освен това нуклеотидите гуанисимонофосфат (GMP), гуанизин дифосфат (GDP) и гуанизин трифосфат (GTP) също са отговорни за енергиен метаболизъм в допълнение към ATP и ADP. ДНК нуклеотидите също се срещат в метаболизма като междинни съединения.
Образуване, поява, свойства и оптимални стойности
Гуанинът има централно значение в метаболизма на всички организми. Тъй като е компонент на нуклеинова киселина, той също се среща свободно като междинен продукт в метаболизма. В човешкия организъм той може да се синтезира от аминокиселини. Биосинтезата обаче е много енергоемка. Следователно той се възстановява от нуклеинови киселини чрез Salvage Pathway под формата на нуклеотид. По пътя на спасяването свободните пуринови основи като аденин, гуанин и хипоксантин се изрязват от съществуващата нуклеинова киселина и от своя страна се образуват нови мононуклеотиди. Този процес е много по-енергийно ефективен от новия синтез на гуанин и неговия мононуклеотид. Мононуклеотидът се използва повторно за синтез на нуклеинова киселина. По този начин пътят за спасяване представлява процес на рециклиране. По време на разграждането на гуанин, пикочна киселина се образува чрез междинния продукт ксантин. Разграждането на пурина в организма е основният източник на пикочна киселина. При птиците, влечугите и прилепите гуанинът е важен екскреторен продукт за азот, заедно с пикочната киселина. Тъй като този пастообразен продукт съдържа малко вода и също така се използва слабо за производство на енергия, той се екскретира директно, особено от птици и прилепи. Тъй като отделянето му намалява общото маса- летене способността на тези животни се подобрява. Екскретираният гуанин образува така наречения гуано, особено върху варовити почви след изветряне. Гуано е много ценен тор, богат на фосфор и азот.
Болести и разстройства
Когато метаболизмът на гуанин е нарушен, здраве могат да възникнат проблеми. Например, когато ензимът хипоксантин-гуанин фосфорибозилтрансфераза (HGPRT) е дефектен, пътят на спасяване се нарушава. От това се развива така нареченият синдром на Lesch-Nyhan. При това заболяване гуаниновите мононуклеотиди не се възстановяват достатъчно от нуклеиновите киселини. Вместо това има повишено разграждане на гуанин. В организма се образуват големи количества пикочна киселина. Следователно, това заболяване също се нарича хиперурикемия синдром. При тежки случаи настъпва автоагресия, когнитивно увреждане и дори външна агресия. Пациентите често се нараняват. Засегнати са предимно момчета, тъй като автозомно-рецесивното разстройство се причинява от a ген мутация на Х хромозомата. При момичетата и двете X хромозоми трябва да бъде засегната от мутацията, но това е рядко. Ако синдромът на Lesch-Nyhan не се лекува, децата умират в ранна детска възраст. Разграждането на гуанин може да бъде възпрепятствано чрез използване на наркотици и специален диета. По този начин симптомите могат да бъдат частично облекчени. За съжаление обаче синдромът на Lesch-Nyhan не може да бъде лекуван причинно-следствено. Хиперурикемии могат да се появят и във връзка с други заболявания или други генетични дефекти. Първичните хиперурикемии са един процент генетични и 99 процента поради намалената екскреция на пикочна киселина през бъбреците. Съществуват и вторични форми на хиперурикемия. Например заболявания, свързани с повишен клетъчен разпад, като левкемии или някои кръв болести, може олово до повишено производство на пурини и по този начин пикочна киселина. Лекарства или алкохолизъм може също така да олово до нарушения на пуриновия метаболизъм. В резултат на повишените концентрации на пикочна киселина, подагра атаки могат да възникнат поради утаяване на пикочна киселина в ставите. Включено в лечението е ниско пуриново диета и следователно диета с ниско съдържание на гуанин.
