グアニンは、グアニル酸一リン酸の生合成および5'-5'-モノホスフェートdeoxiguanilatoに役立つ窒素塩基です。どちらの物質もそれぞれRNAとDNAの一部であり、細胞の遺伝情報を保存しています。
リボ核酸（RNA）とデオキシリボ核酸（DNA）はヌクレオチドで構成されており、ヌクレオチドは糖に結合した窒素含有塩基とリン酸基で構成されています。
出典：NEUROtiker
グアニンは、核酸の一部であることに加えて、ヌクレオシド一リン酸、二リン酸、および三リン酸（GMP、GDP、GTP）の形態で、エネルギー代謝、細胞内シグナルの翻訳、光受容体の生理学などのプロセスに参加しますそして小胞の融合。
化学構造
グアニン（2-アミノ-6-ヒドロキシプリン）の化学構造は、2つのリンクされた環のシステムで構成される複素環プリン環です。1つの環はピリミジンで、もう1つの環はイミダゾールです。
グアニンの複素環は平らで、共役二重結合がいくつかあります。さらに、C-1グループとN-6グループの間に2つの互変異性型、ケト型とエノール型があります。
特徴
グアニンの特徴は次のとおりです。
-グアニンは無極性物質です。水には不溶ですが、強酸または強塩基の濃縮溶液には可溶です。
-実験式C 5 H 5 N 5 O、分子量151.3 g / molの白色固体として分離できます。
-DNAの260 nmの光吸収特性は、グアニンの化学構造に一部起因しています。
-DNAでは、グアニンは3つの水素結合を形成します。C-6カルボニル基は水素結合受容体であり、N-1基とC-2アミノ基は水素結合供与体です。
このため、グアニンとシトシンの間の結合を切断するのに、チミンを含むアデニンよりも多くのエネルギーが必要です。後者のペアは2つの水素結合のみで結合されているためです。
-細胞内では、核酸の一部として、またはGMP、GDP、GTPとして常に検出され、遊離型ではありません。
生合成
グアニン分子は、他のプリンと同様に、酵素によって触媒される反応を通じて、5-ホスホリボシル-1-ピロリン酸（PRPP）からデノボ合成されます。
最初のステップは、グルタミンからPRPPへのアミノ基の付加で構成され、5-ホスホリボシラミン（PRA）が形成されます。
続いて、順序付けられた順序で、グリシン、アスパラギン酸、グルタミン、ギ酸、および二酸化炭素がPRAに追加されます。このようにして、イノシン5'-一リン酸（IMP）と呼ばれる中間代謝物が形成されます。
このプロセス中に、ADP（アデノシン5'-二リン酸）とPi（無機リン酸）を生成するATP（アデノシン5'-三リン酸）の加水分解から自由エネルギーが使用されます。
IMPの酸化はNAD +（ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）に依存し、キサンチン5'-一リン酸（XMP）を生成します。XMPへのその後のアミノ基の付加により、グアニル酸分子が生成されます。
グアニル酸生合成の調節は、PRAが形成される最初に行われ、最後にIMP酸化が行われます。調節は負のフィードバックによって起こります。GMPヌクレオチドは両方の段階で酵素を阻害します。
ヌクレオチドの代謝分解の間、窒素含有塩基はリサイクルされます。GMPは酵素ヒポキサンチン-グアニンホスホリボシルトランスフェラーゼによって形成され、PRPPからグアニンにホスホリボシル基を転移します。
関数
グアニンはその遊離形では見られないため、その機能はGMP、GDPおよびGTPに関連しています。それらのいくつかを以下に示します：
-グアノシン5'-三リン酸（GTP）は、自由エネルギーの貯蔵庫として機能します。GTPのガンマリン酸基は、アデノシン5'-三リン酸（ADP）に転移し、ATPを形成します。この反応は可逆的であり、ヌクレオシド二リン酸キナーゼによって触媒されます。
-GMPはグアニンを含むヌクレオチドの最も安定した形です。加水分解により、GMPは翻訳経路において細胞内シグナル伝達中のセカンドメッセンジャーである環状GMP（cGMP）を形成します。たとえば、嗅覚の光受容細胞と化学受容細胞。
-cGMPは、内皮細胞における一酸化窒素の生合成中に、平滑筋の血管の弛緩に関与します。
-GTPγリン酸の加水分解は、リボソームでのタンパク質生合成の自由エネルギー源として機能します。
-Hellicase酵素は、DNAの複製と転写中に、DNAの二重らせんを分離するためにGTP加水分解からの自由エネルギーを必要とします。
-海馬のニューロンでは、電位依存性ナトリウムチャネルの作用はGTPのGDPへの加水分解によって調節されます。
関連する病気
血中および尿中の高濃度の尿酸は、以下に示す3つの異なる代謝異常と関連しています。
レッシュ・ナイハン症候群
これは、ヒポキサンチンとグアニンのリサイクルに重要な酵素であるHPRT（ヒポキサンチン-グアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ）の欠乏によって特徴付けられます。この場合、PRPPレベルが上昇し、プリン合成の初期段階の2つの重要な調節因子であるIMPおよびGMPが形成されません。これらすべてはプリンのデノボ生合成を支持します。
PRPPシンターゼ活性の増加
これにより、PRPPレベルが増加します。この代謝産物は、グルタミンPRPPアミドトランフェラーゼの活性化因子として作用します。これは、5-ホスホリボシルアミンの合成に関与し、プリンの新規生合成を増加させます。
フォンジャーケ症候群
I型グリコーゲン貯蔵関連疾患で、この症候群の患者はグルコース6-ホスファターゼに欠陥があります。これにより、ペントースリン酸を介したリボース5-リン酸の合成に役立つグルコース6-リン酸のレベルが増加します。
リボース5-リン酸は、PRPP生合成の最初の代謝産物です。前の2つのケースと同様に、これはプリンのデノボ生合成の増加につながります。
血中および尿中の尿酸の増加は、一般的に痛風と呼ばれる症状を引き起こします。レッシュニハン症候群の場合、患者はHPRP酵素の活性を完全に欠き、麻痺や精神遅滞などの他の症状が現れます。
HPRP遺伝子はX染色体上にあるため、この遺伝子の変異は男性に影響を与えます。神経学的問題を治療する治療法はありません。尿酸の増加に伴う症状は、アロプリノールで治療されます。
参考文献
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