Adenina: estrutura, biossíntese, funções

A adenina é o tipo de nucleobases purina encontrado em ácidos ribonucleicos (RNA) e desoxirribonucleico (ADN) de organismos vivos e vírus. Algumas das funções desses biopolímeros (RNA e DNA) são o armazenamento, replicação, recombinação e transferência de informações genéticas.

Para constituir os ácidos nucleicos, em primeiro lugar, o átomo de nitrogênio 9 da adenina forma uma ligação glicosídica com o carbono bruto 1 (C1 ′) da ribose (do RNA) ou da 2′-desoxirribose (do DNA). Deste modo, a adenina forma o nucleosídeo adenosina ou adenosina.

Adenina: estrutura, biossíntese, funções 1

Fonte: Pepemonbu [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]

Em segundo lugar, o grupo oxidrila (-OH) do carbono 5 ‘de açúcar (ribose ou 2′-desoxirribose) da adenosina forma uma ligação éster com um grupo fosfato.

Nas células vivas, dependendo do número de grupos fosfato presentes, pode ser adenosina-5′-monofosfato (AMP), adenosina-5′-difosfato (ADP) e adenosina-5′-trifosfato (ATP). Também existem equivalentes que possuem 2′-desoxirribose. Por exemplo, desoxiadenosina-5′-monofosfato (dAMP), etc.

Estrutura e características

A adenina, chamada 6-aminopurina, possui a fórmula empírica C 5 H 5 N 5 e tem um peso molecular de 135,13 g / mol, sendo purificada como um sólido amarelo fraco, com um ponto de ebulição de 360 ​​° C.

Sua molécula possui uma estrutura química de anel duplo com ligações duplas conjugadas, que é a fusão de uma pirimidina com um grupo imidazol. Por esse motivo, a adenina é uma molécula heterocíclica plana.

Tem uma solubilidade relativa de 0,10 g / mL (a 25 ° C), em soluções aquosas ácidas e básicas, com um pKa de 4,15 (a 25 ° C).

Por esse mesmo motivo, é capaz de ser detectado por absorbância a 263 nm (com um coeficiente de absorção de E 1,2 mM = 13,2 M -1 .cm -1 em 1,0 M HCl), zona do espectro eletromagnético correspondente ao ultravioleta próximo.

Biossíntese

A biossíntese de nucleotídeos de purina é idêntica em praticamente todos os seres vivos. Começa com a transferência de um grupo amino da glutamina para o substrato 5-fosforibosil-1-pirofosfato (PRPP) e produz 5-fosforibosilamina (PRA).

Esta é uma reação catalisada pela glutamina-PRPP transferase, uma enzima chave na regulação dessa via metabólica.

Depois de adições sequenciais de aminoácidos glutamina, glicina, metenil-folato, aspartato, N 10 formil-folato PRA, incluindo a condensação e o fecho do anel, inosina-5′-monofosfato (IMP) ocorre, a unidade heterocíclico é hipoxantina (6-oxipurina).

Essas adições são impulsionadas pela hidrólise de ATP a ADP e fosfato inorgânico (Pi). Posteriormente, um grupo amino é adicionado ao IMP a partir do aspartato, em uma reação acoplada à hidrólise do trifosfato de guanosina (GTP), para finalmente gerar AMP.

O último exerce o controle dessa rota biossintética através de feedback negativo, atuando sobre as enzimas que catalisam a formação de PRA e a modificação do IMP.

Como na degradação de outros nucleotídeos, a base de nitrogênio dos nucleotídeos de adenosina passa por um processo chamado “reciclagem”.

A reciclagem envolve a transferência de um grupo fosfato do PRPP para a adenina e forma AMP e pirofosfato (PPi). É uma etapa única catalisada pela enzima fosforibosiltransferase da adenina.

Papéis no metabolismo oxidativo e redutor

A adenina faz parte de várias moléculas importantes no metabolismo oxidativo, que são as seguintes:

  1. Dinucleotídeo de flavina e adenina (FAD / FADH 2 ) e dinucleotídeo de nicotinamida e adenina (NAD + / NADH), que participam de reações de redução de oxidação através da transferência de íons hidretos (: H ).
  2. Coenzima A (CoA), que participa da ativação e transferência de grupos acil.

Durante o metabolismo oxidativo, o NAD + funciona como um substrato aceitador de elétrons (íons hidreto) e forma o NADH. Enquanto o FAD é um cofator que aceita elétrons e se torna FADH 2 .

Por outro lado, a adenina forma o fosfato de nicotinamida adenina dinucleotídeo (NADP + / NADPH), que participa da redução do metabolismo. Por exemplo, NADPH é um substrato doador de elétrons durante a biossíntese lipídica e desoxirribonucleotídeos.

A adenina faz parte das vitaminas. Por exemplo, a niacina é o precursor do NAD + e NADP + e a riboflavina é o precursor do FAD.

Funções na expressão gênica

A adenina faz parte da S-adenosilmetionina (SAM), que é um doador de radical metil (-CH 3 ) e participa da metilação dos resíduos de adenina e citosina em procariontes e eucariotos.

Nos procariontes, a metilação fornece um sistema de reconhecimento de DNA próprio, protegendo o DNA de suas próprias enzimas restritivas.

Nos eucariotos, a metilação determina a expressão gênica; isto é, estabelece quais genes devem ser expressos e quais não. Além disso, as metilações de adenina podem marcar áreas de reparo do DNA danificado.

Muitas proteínas que se ligam ao ADN, tais como factores de transcrição, têm resíduos de ácidos aminados de glutamina e asparagina que formam ligações de hidrogénio com o N – átomo 7 de adenina.

Funções no metabolismo energético

A adenina faz parte do ATP, que é uma molécula com alta energia; isto é, sua hidrólise é exergônica e a energia livre de Gibbs é um valor alto e negativo (-7,0 Kcal / mol). Nas células, o ATP participa de muitas reações que requerem energia, como:

– Reforçar as reações químicas endergônicas catalisadas por enzimas que participam do metabolismo e anabolismo intermediários, através da formação de intermediários de alta energia ou reações acopladas.

– Promover a biossíntese de proteínas nos ribossomos, permitindo a esterificação de aminoácidos com seu correspondente RNA de transferência (tRNA), para formar o aminoacil-tRNA.

– Promover o movimento de substâncias químicas através das membranas celulares. Existem quatro tipos de proteínas de transporte: P, F, V e ABC. Os íons de transporte dos tipos P, F e V e o tipo ABC transportam substratos. Por exemplo, o ATP de classe P Na + / K + precisa de um ATP para bombear dois K + para dentro e três Na + para fora .

– Aumente a contração muscular. Ele fornece a energia que direciona o deslizamento dos filamentos de actina na miosina.

– Impulsionar o transporte nuclear. Quando a subunidade beta do receptor heterodimérico se liga ao ATP, ela interage com os componentes do complexo de poros nucleares.

Outras funções

A adenosina serve como um ligante de proteínas receptoras presentes nos neurônios e células do epitélio intestinal, onde atua como um mensageiro extracelular ou neuromodulador, quando ocorrem alterações no metabolismo da energia celular.

A adenina está presente em poderosos agentes antivirais, como a arabinosiladenina (araA), que é produzida por alguns microorganismos. Além disso, está presente na puromicina, um antibiótico que inibe a biossíntese de proteínas e é produzido por microorganismos do gênero Streptomyces .

No AMP, serve como substrato de reações que geram o segundo mensageiro AMP cíclico (AMPc). Esse composto produzido pela enzima adenilato ciclase é essencial em grande parte das cascatas de sinalização intracelular, necessárias para a proliferação e sobrevivência celular, além de inflamação e morte celular.

O sulfato em seu estado livre não é reativo. Uma vez que entra na célula, torna-se adenosina-5′-fosfossulfato (APS) e, em seguida, 3′-fosfoadenosina-5′-fosfossulfato (PAPS). Nos mamíferos, o PAPS é o doador de grupos sulfato e forma ésteres de sulfatos orgânicos, como os da heparina e condroitina.

Na biossíntese de cisteína, a S-adenosilmetionina (SAM) serve como precursor da síntese da S-adenosil-homocisteína, que é transformada em cisteína por várias etapas, catalisadas por enzimas.

Síntese pré-biótica

As experiências mostraram que mantendo cianeto bloqueado hidrogénio (HCN) e amonco (NH 3 ), em condições semelhantes às laboratório prevalecente nos primórdios da Terra, ocorre no adenina mistura resultante. Isso ocorre sem a necessidade de qualquer célula viva ou material celular estar presente.

As condições pré-bióticas incluem ausência de oxigênio molecular livre, atmosfera altamente redutora, radiação ultravioleta intensa, grandes arcos elétricos, como os gerados em tempestades, e altas temperaturas. Isso pressupõe que a adenina foi a principal e mais abundante base de nitrogênio formada durante a química prebiótica.

Assim, a síntese de adenina constituiria uma etapa fundamental que possibilitaria a origem das primeiras células. Estes tinham que ter uma membrana que formava um compartimento fechado, dentro do qual seriam as moléculas necessárias para construir os primeiros polímeros biológicos necessários para a autoperpetuação.

Use como um fator de cultura celular e terapêutico

A adenina é, juntamente com outros compostos químicos orgânicos e inorgânicos, um ingrediente essencial da receita usada em todos os laboratórios de bioquímica, genética, biologia molecular e microbiologia do mundo, para o crescimento de células viáveis ​​no tempo.

Isso ocorre porque as variedades normais de células selvagens podem detectar e capturar a adenina disponível no ambiente circundante e usá-la para sintetizar seus próprios nucleosídeos de adenina.

Essa é uma forma de sobrevivência celular, que economiza recursos internos ao sintetizar moléculas biológicas mais complexas a partir de precursores simples retirados de fora.

Em modelos experimentais de doença renal crônica, os ratos apresentam uma mutação no gene da adenina fosforibosiltransferase que produz uma enzima inativa. A esses ratos são administradas soluções comerciais contendo adenina, citrato de sódio e glicose, por via intravenosa, para promover a recuperação rápida.

Este tratamento baseia-se no fato de que o PRPP, o metabólito inicial da biossíntese de purinas, é sintetizado a partir da ribose-5-fosfato pela via da pentose fosfato, cujo metabolito inicial é a glicose-6-fosfato. No entanto, muitas dessas soluções não são aprovadas por órgãos reguladores internacionais para uso humano.

Referências

  1. Burnstock, G. 2014. Purinas e Purinoceptores. Visão geral da biologia molecular. Módulos de referências em ciências biomédicas . Endereço na World Wide Web: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801238-3.04741-3
  2. Claramount, D. et al. 2015. Modelos animais de doença crônica pediátrica. Nefrolog í a , 35 (6): 517-22.
  3. Coade, S. e Pearson, J. 1989. Metabolismo de nucleotídeos de adenina. Circulation Research , 65: 531-37
  4. Dawson, R. et ai. 1986. Dados para pesquisa bioquímica. Clarendon Press, Oxford.
  5. Drougbank. 2019. Folha de Adenina Chemichal. Endereço na World Wide Web: https://www.drugbank.ca/drugs/DB00173
  6. Horton, R; Moran, L; Scrimgeour, G; Perry, M. e Rawn, D. 2008. Princípios de Bioquímica. 4ª Edição. Pearson Education
  7. Knight, G. 2009. Receptores Purinérgicos. Enciclopédia de Neurociências. 1245-52. Endereço na World Wide Web: https://doi.org/10.1016/B978-008045046-9.00693-8
  8. Mathews, Van Holde, Ahern. 2001. Bioquímica. 3ª Edição
  9. Murgola, E. 2003. Adenina. Enciclopédia de Genética. Endereço na World Wide Web: https://doi.org/10.1006/rwgn.2001.0008
  10. Murray, R.; Granner, D; Mayes, P. E Rodwell, V. 2003. Bioquímica ilustrada de Harper. 26 th Edition. Empresas McGraw-Hill.
  11. Nelson, DL & Cox, M. 1994. Lehninger. Princípios de Bioquímica. 4ª Edição Ed Omega
  12. Sigma-Aldrich. 2019. Adenine Chemical Sheet. Endereço na World Wide Web: https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/ga8626?lang=pt

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies