아데닌은 살아있는 유기체와 바이러스의 리보 핵산 (RNA)에서 발견 된 핵산 염기 퓨린 유형 및 데 옥시 리보 (DNA)이다. 이러한 바이오 폴리머 (RNA 및 DNA)의 기능 중 일부는 유전 정보의 저장, 복제, 재조합 및 전달입니다.
핵산을 구성하기 위해, 먼저 아데닌의 질소 원자 9가 리보스 (RNA의) 또는 2'- 데 옥시 리보스 (DNA의)의 프라임 탄소 1 (C1 ')과 글리코 시드 결합을 형성합니다. 이런 식으로 아데닌은 뉴 클레오 시드 아데노신 또는 아데노신을 형성합니다.
출처 : Pepemonbu
둘째, 아데노신의 당 (리보스 또는 2'- 데 옥시 리보스)의 5 '탄소에있는 수산기 (-OH)는 인산기와 에스테르 결합을 형성합니다.
살아있는 세포에서는 존재하는 인산기의 수에 따라 아데노신 -5'- 모노 포스페이트 (AMP), 아데노신 -5'- 디 포스페이트 (ADP) 및 아데노신 -5'- 트리 포스페이트 (ATP)가 될 수 있습니다. 2'- 데 옥시 리보스를 갖는 등가물도 존재한다. 예를 들어, deoxyadenosine-5'-monophosphate (dAMP) 등.
구조 및 특성
6- 아미노 퓨린 이라고 불리는 아데닌은 실험식 C 5 H 5 N 5 이고 분자량은 135.13 g / mol이며 끓는점이 360ºC 인 담황색 고체로 정제됩니다.
그것의 분자는 피리 미딘과 이미 다졸 그룹의 융합 인 공액 이중 결합을 가진 이중 고리 화학 구조를 가지고 있습니다. 이 때문에 아데닌은 편평한 복 소환 분자입니다.
산성 및 염기성 수용액에서 0.10g / mL (25ºC에서)의 상대 용해도를 가지며 pKa는 4.15 (25ºC에서)입니다.
이와 같은 이유로 전자기 스펙트럼의 영역 인 263 nm (흡수 계수 E 1.2 mM = 13.2 M -1 .cm -1 in 1.0 M HCl)에서 흡광도로 검출 할 수 있습니다. 근 자외선에 해당합니다.
생합성
퓨린 뉴클레오티드 생합성은 거의 모든 생물에서 동일합니다. 이는 글루타민에서 기질 인 5- 포스 포리보실 -1- 피로 포스페이트 (PRPP)로 아미노기를 전달하는 것으로 시작하여 5- 포스 포리보실 아민 (PRA)을 생성합니다.
이것은 대사 경로를 조절하는 핵심 효소 인 글루타민 -PRPP 전이 효소에 의해 촉매되는 반응입니다.
아미노산 류 글루타민, 글리신, methenyl 엽산, 아스 파르 테이트의 순차 첨가 한 후, N 10 헤테로 단위 응축 및 폐환 이노신 -5'- 모노 포스페이트를 포함 PRA (IMP) 생산에 포르 밀 엽산 하이포 잔틴 (6- 옥시 퓨린).
이러한 첨가는 ATP의 ADP 및 무기 인산염 (Pi)으로의 가수 분해에 의해 유도됩니다. 그 후, 구아노 신-트리 포스페이트 (GTP)의 가수 분해와 결합 된 반응에서 아스파 테이트의 아미노기가 IMP에 추가되어 최종적으로 AMP를 생성합니다.
후자는 부정적인 피드백을 통해이 생합성 경로를 제어하고 PRA의 형성과 IMP의 변형을 촉매하는 효소에 작용합니다.
다른 뉴클레오타이드의 분해와 마찬가지로 아데노신 뉴클레오타이드의 질소 염기는 "재활용"이라는 과정을 거칩니다.
재활용은 PRPP에서 아데닌으로의 인산염 그룹의 이동으로 구성되며 AMP와 피로 인산염 (PPi)을 형성합니다. 이는 효소 아데닌 포스 포리보실 트랜스퍼 라제에 의해 촉매되는 단일 단계입니다.
산화 및 환원 대사의 역할
아데닌은 다음과 같은 산화 대사에서 몇 가지 중요한 분자의 일부입니다.
- 아데닌 디 뉴클레오티드 (FAD / FADH 플라 빈 2 ) 및 니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오티드 (NAD + (: H 수소화 이온을 이송하여 산화 환원 반응에 참여 / NADH) - ).
- 아 실기의 활성화 및 전달에 관여하는 코엔자임 A (CoA).
산화 대사 중에 NAD + 는 전자 수용체 기질 (수소 이온)로 기능하고 NADH를 형성합니다. FAD는 전자를 받아들이고 FADH 2 가되는 보조 인자입니다 .
반면에 아데닌 은 환원 대사에 참여하는 니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오티드 인산염 (NADP + / NADPH)을 형성합니다. 예를 들어, NADPH는 지질 및 데 옥시 리보 뉴클레오타이드 생합성 동안 전자 공여 기질입니다.
아데닌은 비타민의 일부입니다. 예를 들어, 니아신은 NAD + 및 NADP + 의 전구체이고 리보플라빈은 FAD의 전구체입니다.
유전자 발현의 기능
아데닌은 S- 아데노 실 메티오닌 (SAM)의 일부로, 메틸 라디칼 공여체 (-CH 3 )이며 원핵 생물 및 진핵 생물에서 아데닌 및 시토신 잔기의 메틸화에 참여합니다.
원핵 생물에서 메틸화는 자체 DNA 인식 시스템을 제공하여 자체 제한 효소로부터 DNA를 보호합니다.
진핵 생물에서 메틸화는 유전자의 발현을 결정합니다. 즉, 어떤 유전자가 발현되어야하고 어떤 유전자가 발현되지 않아야하는지 설정합니다. 또한 아데닌 메틸화는 손상된 DNA의 복구 부위를 표시 할 수 있습니다.
전사 인자와 같이 DNA에 결합하는 많은 단백질은 아데닌 의 N 7 원자와 수소 결합을 형성하는 아미노산 잔기 글루타민과 아스파라긴을 가지고 있습니다.
에너지 대사 기능
아데닌은 고 에너지 분자 인 ATP의 일부입니다. 즉, 가수 분해는 exergonic이고 Gibbs 자유 에너지는 높고 음의 값 (-7.0 Kcal / mol)입니다. 세포에서 ATP는 다음과 같이 에너지를 필요로하는 많은 반응에 참여합니다.
-고 에너지 중간체 또는 결합 반응의 형성을 통해 중간 대사 및 동화 작용에 참여하는 효소에 의해 촉매되는 엔더 고닉 화학 반응을 촉진합니다.
-아미노산과 해당 전달 RNA (tRNA)를 에스테르 화하여 aminoacyl-tRNA를 형성함으로써 리보솜에서 단백질 생합성을 촉진합니다.
-세포막을 통한 화학 물질의 이동을 촉진합니다. 운반 단백질에는 P, F, V 및 ABC의 네 가지 유형이 있습니다. P, F 및 V 유형은 이온을 전달하고 ABC 유형은 기판을 전달합니다. 예를 들어, Na + / K + ATPase , 클래스 P는 두 개의 K + 를 셀로 펌핑 하고 세 개의 Na + 를 펌핑하려면 ATP가 필요합니다 .
-근육 수축을 촉진합니다. 액틴 필라멘트가 미오신 위로 미끄러지도록하는 에너지를 제공합니다.
-핵 수송을 장려하십시오. 이종이 량체 수용체의 베타 서브 유닛이 ATP에 결합하면 핵공 복합체의 구성 요소와 상호 작용합니다.
기타 기능
아데노신은 장 상피의 뉴런과 세포에 존재하는 수용체 단백질에 대한 리간드 역할을하며, 세포 에너지 대사에 변화가 발생할 때 세포 외 또는 신경 조절 전달자 역할을합니다.
아데닌은 일부 미생물에 의해 생성되는 아라 비노 실라 데닌 (araA)과 같은 강력한 항 바이러스제에 존재합니다. 또한 단백질 생합성을 억제하는 항생제 인 퓨로 마이신에 존재하며 스트렙토 마이 세스 속 미생물에 의해 생성됩니다.
AMP에서는 두 번째 메신저 순환 AMP (cAMP)를 생성하는 반응의 기질 역할을합니다. 효소 아데 닐 레이트 사이 클라 제에 의해 생성 된이 화합물은 대부분의 세포 내 신호 전달 단계에서 필수적이며, 세포 증식 및 생존은 물론 염증 및 세포 사멸에 필요합니다.
자유 상태의 황산염은 반응성이 없습니다. 세포에 들어가면 아데노신 -5'- 포스 포설 페이트 (APS)로 전환 된 다음 3'- 포스 포 아데노신 -5'- 포스 포설 페이트 (PAPS)로 전환됩니다. 포유류에서 PAPS는 황산염 기의 기증자이며 헤파린 및 콘드로이틴과 같은 유기 황산염 에스테르를 형성합니다.
시스테인 생합성에서 S- 아데노 실 메티오닌 (SAM)은 효소에 의해 촉매되는 여러 단계에 의해 시스테인으로 변환되는 S- 아데노 실 호모시스테인의 합성을위한 전구체 역할을합니다.
프리 바이오 틱 합성
실험적으로는 유지 시안화 수소 (HCN), 암모니아 (NH 것으로 나타났다 3 ) 밀폐 초기 지구 극복하는 것과 유사한 실험 조건은, 아데닌이 생성 된 혼합물로 제조된다. 이것은 살아있는 세포 또는 세포 물질이 존재할 필요없이 발생합니다.
프리 바이오 틱 조건에는 자유 분자 산소 부재, 고도로 환원되는 대기, 강렬한 자외선, 폭풍에서 생성되는 것과 같은 큰 전기 아크 및 고온이 포함됩니다. 이것은 아데닌이 프리 바이오 틱 화학 과정에서 형성되는 주요하고 가장 풍부한 질소 염기라고 가정합니다.
따라서 아데닌의 합성은 첫 번째 세포의 기원을 가능하게하는 핵심 단계를 구성 할 것입니다. 이것들은 폐쇄 된 구획을 형성하는 막을 가져야 만했고, 그 안에서 자기 영속에 필요한 최초의 생물학적 중합체를 만드는 데 필요한 분자가 발견 될 것입니다.
치료 및 세포 배양 인자로 사용
아데닌은 다른 유기 및 무기 화합물과 함께 세계의 모든 생화학, 유전학, 분자 생물학 및 미생물학 실험실에서 시간이 지남에 따라 생존 할 수있는 세포를 성장시키는 데 사용되는 레시피의 필수 성분입니다.
이는 야생의 정상 세포 품종이 주변 환경에서 이용 가능한 아데닌을 검출하고 포획하여 자체 아데닌 뉴 클레오 사이드를 합성하는 데 사용할 수 있기 때문입니다.
이것은 세포 생존의 한 형태로, 외부에서 가져온 단순한 전구체로부터 더 복잡한 생물학적 분자를 합성하여 내부 자원을 절약합니다.
만성 신장 질환의 실험 모델에서 마우스는 비활성 효소를 생성하는 아데닌 포스 포리보실 트랜스퍼 라제 유전자에 돌연변이가 있습니다. 이 마우스는 빠른 회복을 촉진하기 위해 아데닌, 구연산 나트륨 및 포도당을 포함하는 상용 용액을 정맥 내로 투여합니다.
이 치료법은 퓨린 생합성을위한 초기 대사 산물 인 PRPP가 리보스 -5- 인산으로부터 5 탄당 인산 경로를 통해 합성된다는 사실에 근거합니다. 그러나 이러한 솔루션 중 상당수는 사람이 사용할 수 있도록 국제 규제 기관에서 승인하지 않았습니다.
참고 문헌
- Burnstock, G. 2014. 퓨린 및 퓨리 노 셉터. 분자 생물학 개요. 생물 의학의 참조 모듈. 워드 와이드 웹 주소 : https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801238-3.04741-3
- Claramount, D. et al. 2015. 소아 만성 질환의 동물 모델. 신장학, 35 (6) : 517-22.
- Coade, S. and Pearson, J. 1989. 아데닌 뉴클레오티드의 대사. 순환 연구, 65 : 531-37
- Dawson, R. et al. 1986. 생화학 연구 데이터. Clarendon Press, 옥스포드.
- DrougBank. 2019. Adenine Chemichal 시트. 워드 와이드 웹 주소 : https://www.drugbank.ca/drugs/DB00173
- Horton, R; Moran, L; Scrimgeour, G; Perry, M. 및 Rawn, D. 2008. 생화학 원리. 4 판. 피어슨 교육.
- Knight, G. 2009. Purinergic 수용체. 신경 과학 백과 사전. 1245-52. 워드 와이드 웹 주소 : https://doi.org/10.1016/B978-008045046-9.00693-8
- 매튜스, 반 홀드, 아헌. 2001. 생화학. 3 판.
- Murgola, E. 2003. Adenine. 유전학 백과 사전. 워드 와이드 웹 주소 : https://doi.org/10.1006/rwgn.2001.0008
- Murray, R; Granner, D; Mayes, P. 및 Rodwell, V. 2003. Harper 's Illustrated Biochemistry. 26 번째 판. McGraw-Hill Companies.
- Nelson, DL & Cox, M. 1994. Lehninger. 생화학의 원리. 4 판. 에드 오메가.
- Sigma-Aldrich. 2019. 아데닌 화학 시트. 워드 와이드 웹 주소 : https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/ga8626?lang=en