Nucleosídeo: características, estrutura e aplicações

Os nucleósidos são um grande grupo de moléculas biológicas que consistem de uma base de azoto e um de cinco – açúcar de carbono ligados covalentemente. Em termos de estruturas, eles são muito diversos.

São os precursores da síntese de ácidos nucléicos (DNA e RNA), um evento fundamental para o controle do metabolismo e crescimento de todos os seres vivos. Eles também participam de vários processos biológicos, modulando algumas atividades do sistema nervoso, muscular e cardiovascular, entre outras.

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Fonte: Nucleotides_1.svg: Boris (PNG), SVG por trabalho de Sjefderivative: Huhsunqu [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]

Hoje, os nucleosídeos modificados são usados ​​como terapia antiviral e anticâncer, graças à sua propriedade de bloquear a replicação do DNA.

É importante não confundir o termo nucleosídeo com nucleotídeo . Embora ambos os elementos sejam estruturalmente semelhantes, uma vez que são formados pelos monômeros de ácido nucleico, os nucleotídeos têm um ou mais grupos fosfato adicionais. Ou seja, um nucleotídeo é um nucleosídeo com um grupo fosfato.

Caracteristicas

Nucleosídeos são moléculas formadas pelos blocos estruturais dos ácidos nucleicos. São de baixo peso molecular, variando entre 227,22 e 383,31 g / mol.

Graças à base de nitrogênio, essas estruturas reagem como bases com valores de pKa entre 3,3 e 9,8.

Estrutura

A estrutura nucleosídica compreende uma base nitrogenada ligada por meio de uma ligação covalente a um açúcar de cinco carbonos. A seguir, exploraremos esses componentes completamente.

Base de nitrogênio

O primeiro componente – a base nitrogenada, também chamada nucleobase – é uma molécula plana aromática que contém nitrogênio em sua estrutura e pode ser uma purina ou uma pirimidina.

O primeiro é formado por dois anéis fundidos: um de seis átomos e outro de cinco. As pirimidinas são menores e são formadas por um único anel.

Pentosa

O segundo componente estrutural é uma pentose, que pode ser uma ribose ou uma desoxirribose. A ribose é um açúcar “normal”, onde cada átomo de carbono está ligado a um de oxigênio. No caso da desoxirribose, o açúcar é modificado, pois carece de um átomo de oxigênio no carbono 2 ‘.

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Em todos os nucleosídeos (e também nos nucleotídeos) que encontramos naturalmente, a ligação entre as duas moléculas é do tipo β-N-glicosídico e é resistente à clivagem alcalina.

O carbono 1 ‘do açúcar está ligado ao nitrogênio 1 da pirimidina e ao nitrogênio 9 da purina. Como vemos, esses são os mesmos componentes que encontramos nos monômeros que formam os ácidos nucleicos: nucleotídeos.

Nucleósidos modificados

Até agora, descrevemos a estrutura geral dos nucleosídeos. No entanto, existem alguns com certas modificações químicas, sendo a mais comum a união de um grupo metil com a base nitrogenada. Também podem ocorrer metilações na porção de carboidratos.

Outras modificações menos frequentes incluem isomerização, por exemplo, de uridina a pseudouridina; perda de hidrogênios; acetilação; formilação; e hidroxilação.

Classificação e nomenclatura

Dependendo dos componentes estruturais do nucleosídeo, uma classificação em ribonucleosídeos e desoxinucleosídeos foi estabelecida. Na primeira categoria, encontramos nucleosídeos cuja purina ou pirimidina está ligada a uma ribose. Além disso, as bases nitrogenadas que as formam são adenina, guanina, citosina e uracilo.

Nos desoxinucleósidos, a base de nitrogênio é ancorada à desoxirribose. As bases que encontramos são as mesmas dos ribonucleotídeos, com a exceção de que a pirimidina uracila é substituída por uma timina.

Dessa maneira, os ribonucleosídeos são nomeados dependendo da base de nitrogênio contida na molécula, estabelecendo a seguinte nomenclatura: adenosina, citidina, uridina e guanosina. Para identificar um desoxinucleósido, é adicionado o prefixo deoxi-, a saber: desoxiadenosina, desoxicitidina, desoxiuridina e desoxiganosina.

Como mencionado anteriormente, a diferença fundamental entre um nucleotídeo e um nucleosídeo é que o primeiro possui um grupo fosfato ligado ao carbono 3 ‘(3′-nucleotídeo) ou ao carbono 5′ (5′-nucleotídeo). Assim, em termos de nomenclatura, podemos descobrir que um sinônimo para o primeiro caso é um nucleosídeo-5’-fosfato.

Funções biológicas

Blocos estruturais

Os nucleosídeos trifosfato (ou seja, com três fosfatos em sua estrutura) são a matéria-prima para a construção de ácidos nucleicos: DNA e RNA.

Armazenamento de energia

Graças às ligações de alta energia que mantêm os grupos fosfato juntos, são estruturas que armazenam facilmente energia com disponibilidade adequada para a célula. O exemplo mais famoso é o ATP (trifosfato de adenosina), mais conhecido como “moeda de energia da célula”.

Hormônios locais

Os próprios nucleosídeos (sem grupos fosfato em sua estrutura) não possuem uma atividade biológica significativa. No entanto, em mamíferos, encontramos uma exceção notável: a molécula de adenosina.

Nesses organismos, a adenosina assume o papel do autocóide, o que significa que funciona como um hormônio local e também como um neuromodulador.

A circulação da adenosina na corrente sanguínea modula diferentes funções como vasodilatação, freqüência cardíaca, contrações nos músculos lisos, liberação de neurotransmissores, degradação lipídica, entre outras.

A adenosina é famosa por seu papel na regulação do sono. Quando a concentração desse nucleosídeo aumenta, produz cansaço e sono. É por isso que o consumo de cafeína (uma molécula semelhante à adenosina) nos mantém acordados, pois bloqueia as interações da adenosina e seus respectivos receptores no cérebro.

Os nucleosídeos na dieta

Os nucleosídeos podem ser consumidos em alimentos e demonstraram modular vários processos fisiológicos, beneficiando certos aspectos do sistema imunológico, desenvolvimento e crescimento do trato gastrointestinal, metabolismo lipídico, funções hepáticas, entre outros.

São componentes abundantes no leite materno, chá, cerveja, carne e peixe, entre outros alimentos.

O suplemento exógeno de nucleosídeos (e nucleotídeos) é importante em pacientes que não têm a capacidade de sintetizar esses compostos de novo.

Quanto à absorção, quase 90% dos nucleotídeos são absorvidos na forma de nucleosídeos e fosforilados novamente nas células do intestino.

Aplicações médicas: anticâncer e antiviral

Certos análogos de nucleosídeos ou nucleotídeos modificados demonstraram atividade anticâncer e antiviral, permitindo tratar condições de importância médica significativa, como HIV / AIDS, herpes vírus, vírus da hepatite B e leucemia, entre outros.

Essas moléculas são usadas para o tratamento de tais patologias, pois têm a capacidade de inibir a síntese de DNA. Estes são transportados ativamente para a célula e, como possuem modificações químicas, impedem futuras replicações do genoma do vírus.

Os análogos usados ​​como tratamento são sintetizados por diferentes reações químicas. Modificações podem ocorrer na porção ribose ou na base de nitrogênio.

Referências

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