Guanina: características, estrutura, treinamento e funções

A guanina é uma base nitrogenada que serve para a biossíntese de 5′-monofosfato de guanilato e deoxiguanilato 5′-monofosfato. Ambas as substâncias fazem parte, respectivamente, de RNA e DNA, que armazenam as informações genéticas das células.

O ácido ribonucleico (RNA) e o ácido desoxirribonucleico (DNA) são formados por nucleotídeos, que consistem em uma base de nitrogênio ligada a um grupo açúcar e fosfato.

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Fonte: NEUROtiker [Domínio público]

A guanina, além de fazer parte dos ácidos nucléicos, em suas formas de nucleosídeo monofosfato, difosfato e trifosfatos (GMP, GDP e GTP) participa de processos como metabolismo energético, tradução do sinal intracelular, fisiologia dos fotorreceptores e fusão de vesículas.

Estrutura quimica

A estrutura química da guanina (2-amino-6-hidroxipurina) é um anel de purina heterocíclico, que consiste em um sistema de dois anéis unidos: um anel é pirimidina e o outro anel é imidazol.

O anel heterocíclico da guanina é plano e com algumas ligações duplas conjugadas. Além disso, possui duas formas tautoméricas, as formas ceto e enol, entre os grupos C-1 e N-6.

Caracteristicas

As características da guanina são as seguintes:

– A guanina é uma substância apolar. É insolúvel em água, mas é solúvel em soluções concentradas de ácidos ou bases fortes.

– Pode ser isolado como um sólido branco, com fórmula empírica C 5 H 5 N 5 O e peso molecular 151,3 g / mol.

– A propriedade de absorver luz a 260 nm de DNA é devida, em parte, à estrutura química da guanina.

– No DNA, a guanina forma três ligações de hidrogênio. O grupo carbonil C-6 é um aceitador de ligação de hidrogênio, o grupo N-1 e o grupo amino C-2 são doadores de ligação de hidrogênio.

Por esse motivo, é necessária mais energia para romper uma ligação entre uma guanina e uma citosina, do que a de uma adenina com uma timina, uma vez que o último par é unido por apenas duas ligações de hidrogênio.

– Na célula, é sempre parte dos ácidos nucléicos ou como GMP, GDP e GTP, nunca em sua forma livre.

Biossíntese

A molécula de guanina, como outras purinas, é sintetizada de novo a partir de 5-fosforibosil-1-pirofosfato (PRPP), por reações catalisadas por enzimas.

O primeiro passo é a adição de um grupo amino, da glutamina, ao PRPP e a 5-fosforibosilamina (PRA) é formada.

Posteriormente, em uma sequência ordenada, ocorre a adição de glicina, aspartato, glutamina, formato e dióxido de carbono ao PRA. Dessa maneira, um metabólito intermediário chamado inosina 5′-monofosfato (IMP) é formado.

Durante esse processo, é utilizada energia livre da hidrólise de ATP (5′-trifosfato de adenosina), que produz ADP (5′-difosfato de adenosina) e Pi (fosfato inorgânico).

Uma oxidação do IMP depende do NAD + (nicotinamida adenina dinucleotídeo), produz 5′-monofosfato de xantina (XMP). A adição subsequente de um grupo amino ao XMP produz a molécula de guanilato.

A regulação da biossíntese de guanilato é realizada no início, quando a PRA é formada, e no final, quando ocorre oxidação do IMP. A regulação ocorre através de feedback negativo: um nucleotídeo GMP inibe enzimas em ambos os estágios.

Durante a degradação metabólica dos nucleotídeos, as bases de nitrogênio são recicladas. O GMP é formado pela enzima hipoxantina-guanina fosforibosiltransferase, transferindo um grupo fosribosil do PRPP para a guanina.

Função

Como a guanina não está em sua forma livre, suas funções estão associadas a BPF, PIB e BPF. Alguns deles são mencionados abaixo:

– O 5′-trifosfato de guanosina (GTP) atua como um reservatório de energia livre. O grupo gama fosfato de GTP pode ser transferido para adenosina 5′-trifosfato (ADP), para formar ATP. Esta reação é reversível e é catalisada pela nucleosídeo difosfato cinase.

– GMP é a forma mais estável do nucleotídeo que contém guanina. Através da hidrólise, o GMP forma GMP cíclico (cGMP), que é um segundo mensageiro durante a sinalização intracelular, nas vias de tradução. Por exemplo, nas células fotorreceptoras e quimiorreceptoras do olfato.

– O cGMP participa do relaxamento dos vasos sanguíneos do músculo liso, durante a biossíntese de óxido nítrico nas células endoteliais.

– A hidrólise do GTP fosfato gama serve como fonte de energia livre para a biossíntese de proteínas nos ribossomos.

– As enzimas helicoidais precisam da energia livre da hidrólise de GTP para separar a dupla hélice do DNA, durante a replicação e transcrição do DNA.

– Nos neurônios do hipocampo , a ação dos canais de sódio dependentes de voltagem é regulada pela hidrólise de GTP ao PIB.

Doenças relacionadas

Altos níveis de ácido úrico no sangue e na urina foram associados a três defeitos metabólicos diferentes, que veremos abaixo.

Síndrome de Lesch-Nyhan

É caracterizada pela deficiência de HPRT (hipoxantina-guanina fosforibosil tranferase), uma enzima importante para a reciclagem de hipoxantina e guanina. Neste caso, os níveis de PRPP são aumentados e IMP e GMP não são formados, dois importantes reguladores do estágio inicial da síntese de purinas. Tudo isso favorece a nova biossíntese de purinas.

Atividade da PRPP sintase aumentada

Isso produz um aumento nos níveis de PRPP. Esse metabólito atua como um ativador da glutamina PRPP-amidotranferase, responsável pela síntese da 5-fosforibosilamina, aumentando a biossíntese de purinas de novo .

Síndrome de von Gierke

É uma doença relacionada ao armazenamento de glicogênio tipo I. Os pacientes que sofrem dessa síndrome apresentam uma glicose 6-fosfatase com defeito. Isso produz um aumento nos níveis de glicose 6-fosfato, que serve para a síntese de ribose 5-fosfato, via pentose fosfato.

O ribose-5-fosfato é o metabolito inicial da biossíntese do PRPP. Semelhante aos dois casos anteriores, isso leva a um aumento na biossíntese de novo de purinas.

O aumento do ácido úrico no sangue e na urina causa sintomas que são comumente conhecidos como gota. No caso da síndrome de Lesch Nyhan, os pacientes carecem completamente da atividade da enzima HPRP, o que leva à manifestação de outros sintomas que incluem paralisia e retardo mental.

O gene HPRP é encontrado no cromossomo X. Portanto, mutações nesse gene afetam os machos. Não há tratamento para tratar problemas neurológicos. Os sintomas associados ao aumento do ácido úrico são tratados com alopurinol.

Referências

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  2. Horton, R; Moran, L; Scrimgeour, G; Perry, M. e Rawn, D. 2008. Princípios de Bioquímica. 4ª Edição. Pearson Education
  3. Mathews, Van Holde, Ahern. 2001. Bioquímica. 3ª Edição
  4. Murray, R.; Granner, D; Mayes, P. E Rodwell, V. 2003. Bioquímica ilustrada de Harper. 26ª edição. Empresas McGraw-Hill.
  5. Nelson, DL e Cox, M. 1994. Lehninger. Princípios de Bioquímica. 4ª Edição Ed Omega
  6. Sigma-Aldrich. 2019. Folha química da guanina. Endereço na World Wide Web: sigmaaldrich.com.

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