Ciklisks GMP , guanozìnmonofosfâta pazīstams arī kā cikliskā guanozīnmonofosfāta vai "guanozīna 3, 5'-monofosfāta ir nukleotīdu iesaistīts vairākos procesos, ciklisks šūnu, īpaši, kas saistītas signalizācijas un starpšūnu komunikāciju.
Pirmo reizi tas tika aprakstīts vairāk nekā pirms 40 gadiem, neilgi pēc tā analogā, cikliskā AMP, atklāšanas, kas no tā atšķiras ar slāpekļa bāzi, jo tas nav guanīna, bet adenīna nukleotīds.
Cikliskā guanosīna monofosfāta vai GMP ķīmiskā struktūra (Avots: lv: Lietotājs: Diberri caur Wikimedia Commons)
Līdzīgi kā citi cikliskie nukleotīdi, piemēram, iepriekšminētais cikliskais AMP vai cikliskais CTP (cikliskais citidīna monofosfāts), cikliskās GMP struktūrai ir izšķiroša nozīme tās ķīmiskajās īpašībās un bioloģiskajā aktivitātē, turklāt padarot to stabilāku nekā tā līdzinieks.
Šo nukleotīdu ražo ferments, kas pazīstams kā guanililciklāze, un tas ir spējīgs apšaudīt cikliski atkarīgu GMP proteīna kināžu signālu kaskādi, līdzīgi kā cikliskā AMP.
Tas ir aprakstīts ne tikai zīdītājiem, kas ir ļoti sarežģīti dzīvnieki, bet arī vienkāršākajos prokariotos, kas iekļauti eubakteriju un arhaea valstībās. Tā klātbūtne augos joprojām ir diskusiju jautājums, taču pierādījumi liecina, ka šajos organismos tā nav.
Veidošanās un degradācija
Ciklisko guanīna nukleotīdu, kā arī adenīna koncentrācija intracelulārā stāvoklī ir ārkārtīgi zema, īpaši salīdzinot ar to cikliskajiem analogiem, kas ir mono-, di- vai trifosfāti.
Tomēr šī nukleotīda līmeni var selektīvi mainīt noteiktu hormonālo stimulu un citu faktoru klātbūtnē, kas uzvedas kā galvenie kurjeri.
Cikliskā GMP metabolisms ir daļēji neatkarīgs no cikliskā AMP un citu analogu nukleotīdu metabolisma. To no GTP ražo fermentu sistēma, kas pazīstama kā guanililciklāze vai guanilāta ciklāze, kas lielākajā daļā audu ir daļēji šķīstošs enzīms.
Guanilāta ciklāzes fermenti ir atbildīgi par fosfātu grupas "ciklizāciju" cukura atlikuma (ribozes) 5 'pozīcijā, izraisot tā paša fosfāta saistīšanos ar divām dažādām OH grupām tajā pašā molekulā.
Šis ferments ir ļoti bagātīgs zīdītāju tievajās zarnās un plaušās, un visaktīvākais avots ir atrodams jūras ežu sugas spermā. Visos pētītajos organismos tas ir atkarīgs no divvērtīgajiem mangāna joniem, kas to atšķir no adenilāta ciklāzēm, kas ir atkarīgas no magnija vai cinka.
Ciklisko GMP noārdīšanos mediē cikliskās nukleotīdu fosfodiesterāzes, kas nešķiet specifiskas, jo ir pierādīts, ka vieni un tie paši fermenti ir spējīgi izmantot gan ciklisko AMP, gan ciklisko GMP kā hidrolizējamus substrātus.
Gan procesus, gan veidošanos, gan sadalīšanos, rūpīgi kontrolē intracelulāri.
Uzbūve
Cikliskās GMP struktūra būtiski neatšķiras no citu ciklisko nukleotīdu struktūras. Kā norāda nosaukums (guanosīna 3 ', 5'-monofosfāts) ir fosfātu grupa, kas piesaistīta skābeklim pie oglekļa ribozes cukura 5' pozīcijā.
Minētais ribozes cukurs vienlaikus ir saistīts ar heterocikliskā guanīna gredzena slāpekļa bāzi, izmantojot glikozīdisko saiti ar oglekli ribozes 1'pozīcijā.
Fosfātu grupa, kas piestiprināta pie skābekļa atoma ribozes 5 'pozīcijā, tiek pārkausēta caur fosfodiestera saiti, kas notiek starp to pašu fosfātu grupu un oglekļa skābekli ribozes 3' stāvoklī, tādējādi veidojot 3'-5'- "trans-kausētu" fosfātu.
Fosfātu grupas saplūšana vai tās "ciklizācija" izraisa molekulas stingrības palielināšanos, jo tā ierobežo saišu brīvu rotāciju ribozes furāna gredzenā.
Kā tas attiecas arī uz ciklisko AMP, glikozīda saite starp guanīna gredzenu un ribozi un tā rotācijas brīvība ir svarīgi strukturālie parametri cikliskās GMP specifiskai atpazīšanai.
Iespējas
Atšķirībā no daudzajām un ļoti dažādajām funkcijām, kuras ir citiem analogiem cikliskajiem nukleotīdiem, piemēram, cikliskajam AMP, cikliskās GMP funkcija ir nedaudz ierobežotāka:
1-piedalās signalizācijas procesos, reaģējot uz vizuālo pigmentu gaismas stimulēšanu. Tā koncentrācija tiek mainīta, pateicoties tam, ka tiek aktivizēts G proteīns, kas uztver gaismas stimulu un mijiedarbojas ar no GMP atkarīgo ciklisko fosfodiesterāzi.
Šī nukleotīda līmeņa izmaiņas maina stieņa formas acu šūnu membrānas caurlaidību nātrija joniem, izraisot citas izmaiņas, kas pārtrauc stimula pārnešanu uz redzes nervu.
2-Tai ir funkcijas gludo muskuļu kontrakcijas un relaksācijas ciklā, reaģējot uz slāpekļa oksīdu un citiem dažāda rakstura ķīmiskiem savienojumiem.
3-Tā koncentrācijas palielināšanās reakcijas rezultātā uz natriuretiskajiem peptīdiem ir saistīta ar nātrija un ūdens jonu kustības regulēšanu caur šūnu membrānām.
4-Dažos organismos ciklisks GMP var konkurēt ar ciklisku AMP par cikliska nukleotīda fosfodiesterāzi, un cikliska GMP pievienošana var veicināt cikliska AMP koncentrācijas palielināšanos, samazinot tā sadalīšanos.
5-baktērijas, piemēram, E. coli, paaugstina to cikliskās GMP līmeni, saskaroties ar ķīmore Atraktantiem, norādot, ka šis nukleotīds ir iesaistīts signalizācijas procesos, reaģējot uz šiem ķīmiskajiem stimuliem.
6 - Ir noteikts, ka cikliskajai GMP ir arī būtiska ietekme uz vazodilatāciju un erekcijas procesiem zīdītājiem.
7-daudzus vārtu jonu kanālus (kalciju un nātriju) regulē intracelulāri ligandi, kas īpaši izmanto ciklisku GMP.
Atsauces
- Botsforda, JL (1981). Cikliskie nukleotīdi prokariotos. Mikrobioloģisko pētījumu apskats, 45 (4), 620–642.
- Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Bioķīmija (4. izdevums). Bostona, ASV: Brooks / Cole. CENGAGE mācīšanās.
- Hardmens, J., Robisons, A., un Sutherlands, E. (1971). Cikliskie nukleotīdi. Gada pārskati fizioloģijā, 33, 311–336.
- Nelsons, DL, & Cox, MM (2009). Lehingera bioķīmijas principi. Omega izdevumi (5. izdevums).
- Ņūtons, RP un Smits, CJ (2004). Cikliskie nukleotīdi. Phytochemistry, 65, 2423-2437.