Các cyclic GMP , guanosine monophosphate còn được gọi là monophosphate guanosine cyclic guanosine hoặc 3', 5'-monophosphat là một nucleotide tham gia vào nhiều quá trình tế bào theo chu kỳ, đặc biệt là những tín hiệu có liên quan và thông tin liên lạc nội bào.
Nó được mô tả lần đầu tiên cách đây hơn 40 năm, ngay sau khi phát hiện ra AMP vòng, tương tự của nó, khác với nó về cơ sở nitơ, vì nó không phải là nucleotide của guanine mà là của adenine.
Cấu trúc hóa học của Guanosine monophosphate mạch vòng hoặc GMP (Nguồn: vi: Người dùng: Diberri qua Wikimedia Commons)
Giống như các nucleotide mạch vòng khác như AMP vòng đã nói ở trên hoặc CTP mạch vòng (cyclic cytidine monophosphate), cấu trúc của GMP mạch vòng có ý nghĩa quyết định đối với các đặc tính hóa học và hoạt tính sinh học của nó, ngoài ra còn làm cho nó ổn định hơn so với các đối tác của nó.
Nucleotide này được tạo ra bởi một loại enzyme được gọi là guanylyl cyclase và có khả năng kích hoạt các dòng tín hiệu của các kinase protein GMP phụ thuộc vào chu kỳ, theo cách tương tự như AMP vòng.
Nó đã được mô tả không chỉ ở động vật có vú, là những động vật có cấu tạo phức tạp cao, mà còn ở những sinh vật nhân sơ đơn giản nhất, bao gồm trong các vương quốc của vi khuẩn và vi khuẩn cổ. Sự hiện diện của nó trong thực vật vẫn còn là một vấn đề tranh luận, nhưng bằng chứng cho thấy rằng nó không có trong những sinh vật này.
Sự hình thành và suy thoái
Nồng độ nội bào của các nucleotide guanin mạch vòng, cũng như của adenin, là cực kỳ thấp, đặc biệt là khi so sánh với các chất tương tự không mạch vòng của chúng là mono-, di- hoặc triphosphated.
Tuy nhiên, mức độ nucleotide này có thể thay đổi một cách chọn lọc khi có một số kích thích nội tiết tố và các yếu tố khác hoạt động như những sứ giả chính.
Sự chuyển hóa của GMP vòng độc lập một phần với sự chuyển hóa của AMP vòng và các nucleotide tương tự khác. Điều này được tạo ra từ GTP bởi một hệ thống enzyme được gọi là guanylyl cyclase hoặc guanylate cyclase, là một loại enzyme hòa tan một phần trong hầu hết các mô.
Enzyme guanylate cyclase chịu trách nhiệm cho quá trình "tuần hoàn hóa" của nhóm phosphate ở vị trí 5 'của bã đường (ribose), gây ra liên kết của cùng một loại phosphate với hai nhóm OH khác nhau trong cùng một phân tử.
Enzyme này có rất nhiều trong ruột non và phổi của động vật có vú và nguồn hoạt động mạnh nhất được tìm thấy trong tinh trùng của một loài nhím biển. Trong tất cả các sinh vật đã được nghiên cứu, nó phụ thuộc vào các ion mangan hóa trị hai, giúp phân biệt nó với các xyclase adenylate, phụ thuộc vào magiê hoặc kẽm.
Sự phân huỷ GMP theo chu kỳ được thực hiện qua trung gian của các phosphodiesterase nucleotide chu kỳ mà dường như không đặc hiệu, vì nó đã được chứng minh rằng cùng một loại enzym có khả năng sử dụng cả AMP vòng và GMP chu kỳ làm cơ chất thủy phân.
Cả hai quá trình hình thành và suy thoái đều được kiểm soát nội bào một cách cẩn thận.
Kết cấu
Cấu trúc của GMP mạch vòng không khác biệt đáng kể so với cấu trúc của các nucleotide mạch vòng khác. Như tên gọi của nó (guanosine 3 ', 5'-monophosphat) có nhóm photphat gắn với oxy ở cacbon ở vị trí 5' của đường ribose.
Cho biết đường ribose được liên kết đồng thời với bazơ nitơ của vòng guanin dị vòng bằng liên kết glycosidic với cacbon ở vị trí 1 'của ribose.
Nhóm photphat được gắn vào nguyên tử oxy ở vị trí 5 'của ribose được chuyển hợp nhất thông qua liên kết photphodiester, xảy ra giữa cùng một nhóm photphat và oxy của cacbon ở vị trí 3' của ribose, do đó tạo thành một loại phốt phát 3'-5'- "trans-fused".
Sự hợp nhất của nhóm photphat hoặc "sự chu kỳ hóa" của nó làm tăng độ cứng của phân tử, vì nó hạn chế sự quay tự do của các liên kết trong vòng furan của ribose.
Điều này cũng đúng đối với AMP vòng, liên kết glycosidic giữa vòng guanin và ribose và sự tự do quay của nó là các tham số cấu trúc quan trọng để nhận biết cụ thể GMP vòng.
Đặc trưng
Không giống như các chức năng đa dạng và nhiều mà các nucleotide mạch vòng tương tự khác như AMP vòng có, chức năng của GMP vòng bị hạn chế hơn một chút:
1-Tham gia vào quá trình truyền tín hiệu phản ứng với sự kích thích ánh sáng của các sắc tố thị giác. Nồng độ của nó bị thay đổi do sự hoạt hóa của một protein G nhận biết kích thích ánh sáng và tương tác với một phosphodiesterase chu kỳ phụ thuộc GMP.
Những thay đổi về mức độ của nucleotide này làm thay đổi tính thấm của màng tế bào mắt hình que đối với các ion natri, gây ra những thay đổi khác làm chấm dứt quá trình truyền kích thích đến dây thần kinh thị giác.
2-Nó có chức năng trong chu kỳ co cơ và thư giãn của cơ trơn để phản ứng với oxit nitric và các hợp chất hóa học khác có bản chất khác nhau.
3-Sự gia tăng nồng độ của nó do phản ứng với các peptit lợi tiểu natri có liên quan đến sự điều hòa sự di chuyển của các ion natri và nước qua màng tế bào.
4-Ở một số sinh vật, GMP chu kỳ có thể cạnh tranh với AMP vòng để tạo ra phosphodiesterase nucleotide vòng, và việc bổ sung GMP vòng có thể góp phần làm tăng nồng độ AMP vòng bằng cách giảm sự phân hủy của nó.
5-Vi khuẩn như E. coli tăng nồng độ GMP theo chu kỳ khi tiếp xúc với chất hấp dẫn hóa trị, cho thấy rằng nucleotide này tham gia vào các quá trình truyền tín hiệu để đáp ứng với các kích thích hóa học này.
6-Người ta xác định rằng GMP chu kỳ cũng có ý nghĩa quan trọng trong quá trình giãn mạch và cương cứng ở động vật có vú.
7-Nhiều kênh ion cổng (canxi và natri) được điều chỉnh bởi các phối tử nội bào sử dụng đặc biệt GMP tuần hoàn.
Người giới thiệu
- Botsford, JL (1981). Nucleotide tuần hoàn ở Sinh vật nhân sơ. Đánh giá vi sinh, 45 (4), 620–642.
- Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Hóa sinh (xuất bản lần thứ 4). Boston, Hoa Kỳ: Brooks / Cole. CENGAGE Học tập.
- Hardman, J., Robison, A., & Sutherland, E. (1971). Các nucleotide có chu kỳ. Đánh giá hàng năm trong Sinh lý học, 33, 311–336.
- Nelson, DL & Cox, MM (2009). Các nguyên tắc của Lehninger về Hóa sinh. Omega Editions (ấn bản thứ 5).
- Newton, RP & Smith, CJ (2004). Các nucleotide có chu kỳ. Hóa chất thực vật, 65, 2423-2437.