Циклічний ГМФ , гуанозинмонофосфат також відомий як циклічний гуанозинмонофосфат або гуанозин 3 », 5'-монофосфат є нуклеотідний бере участь в численних процесах циклічних клітин, особливо ті , які пов'язані сигналізації і міжклітинна зв'язок.
Він був описаний вперше понад 40 років тому, незабаром після відкриття його аналога, циклічного АМФ, який відрізняється від нього за азотистою основою, оскільки це не нуклеотид гуаніну, а аденін.
Хімічна структура циклічного гуанозинмонофосфату або GMP (Джерело: en: Користувач: Діберрі через Wikimedia Commons)
Як і інші циклічні нуклеотиди, такі як вищезгаданий циклічний АМФ або циклічний ЦТФ (циклічний цитидинмонофосфат), структура циклічного ГМП визначальна за його хімічними властивостями та біологічною активністю, крім того, що робить його більш стійким, ніж його аналог.
Цей нуклеотид виробляється ферментом, відомим як гуанілілциклаза, і здатний запускати сигнальні каскади циклічно залежних протеїнкіназ-GMP аналогічно циклічному AMP.
Він був описаний не лише у ссавців, які є дуже складними тваринами, але і у найпростіших прокаріотів, що входять до царства евбактерій та архей. Його присутність у рослинах все ще є предметом дискусій, але дані свідчать про те, що він відсутній у цих організмах.
Формування та деградація
Внутрішньоклітинна концентрація циклічних нуклеотидів гуаніну, як і аденіну, надзвичайно низька, особливо порівняно з їх нециклічними аналогами, які є моно-, ді- або трифосфатом.
Однак рівні цього нуклеотиду можуть вибірково змінюватися за наявності певних гормональних подразників та інших факторів, які діють як первинні месенджери.
Метаболізм циклічного GMP частково не залежить від метаболізму циклічного АМФ та інших аналогічних нуклеотидів. Це виробляється з GTP за допомогою ферментної системи, відомої як гуанілілциклаза або гуанілатциклаза, яка є частково розчинним ферментом у більшості тканин.
Ферменти гуанілатциклази відповідають за "циклізацію" фосфатної групи в положенні 5 'цукрового залишку (рибози), викликаючи зв'язування одного і того ж фосфату з двома різними ОН групами в одній молекулі.
Цей фермент дуже багато в тонкому кишечнику та легенях ссавців, і найактивніше джерело міститься у спермі видів морського їжака. У всіх досліджених організмах він залежить від двовалентних іонів марганцю, що відрізняє його від аденілатциклаз, які залежать від магнію чи цинку.
Деградація циклічного GMP опосередковується циклічними нуклеотидними фосфодіестеразами, які, здається, не є специфічними, оскільки було показано, що одні й ті ж ферменти здатні використовувати як циклічний AMP, так і циклічний GMP як гідролізуючі субстрати.
Обидва процеси, утворення та деградація, ретельно контролюються внутрішньоклітинно.
Будова
Структура циклічного GMP суттєво не відрізняється від структури інших циклічних нуклеотидів. Як випливає з його назви (гуанозин 3 ', 5'-монофосфат) має фосфатну групу, приєднану до кисню у вуглеці в положенні 5' цукру рибози.
Зазначений рибозний цукор одночасно пов'язаний з азотною основою гетероциклічного гуанінового кільця за допомогою глікозидної зв'язку з вуглецем у положенні 1 'рибози.
Фосфатна група, яка приєднана до атома кисню в положенні рибози 5 ', транслюється через фосфодіефірний зв'язок, який відбувається між тією ж фосфатною групою та киснем вуглецю в положенні рибози в 3', таким чином утворюючи 3'-5'- "транс-злитий" фосфат (3'-5'-транс-злитий фосфат).
Злиття фосфатної групи або її "циклізація" викликає підвищення жорсткості молекули, оскільки обмежує вільне обертання зв'язків у фурановому кільці рибози.
Як справедливо і для циклічного AMP, глікозидна зв'язок між гуаніновим кільцем і рибозою та його свобода обертання є важливими структурними параметрами для специфічного розпізнавання циклічного GMP.
Особливості
На відміну від багатьох та дуже різноманітних функцій, які мають інші аналогічні циклічні нуклеотиди, такі як циклічний AMP, функція циклічного GMP дещо обмежена:
1-Бере участь у сигнальних процесах у відповідь на стимуляцію світла зорових пігментів. Його концентрація змінюється завдяки активації білка G, який сприймає світловий подразник та взаємодіє з GMP-залежною циклічною фосфодіестеразою.
Зміни рівнів цього нуклеотиду змінюють проникність мембрани очкових клітин у формі стрижня для іонів натрію, викликаючи інші зміни, що припиняють передачу подразника на зоровий нерв.
2-Він має функції в циклі скорочення м'язів і релаксації гладкої мускулатури у відповідь на оксид азоту та інші хімічні сполуки різного характеру.
3-Збільшення його концентрації внаслідок реакції на натрійуретичні пептиди пов'язане з регулюванням руху іонів натрію та води через клітинні мембрани.
4-У деяких організмах циклічний GMP може конкурувати з циклічним AMP за циклічну нуклеотидну фосфодіестеразу, а додавання циклічного GMP може сприяти збільшенню концентрації циклічного AMP за рахунок зменшення його деградації.
5-бактерії, такі як кишкова паличка, підвищують рівень циклічного GMP під впливом хіміоатрактантів, що вказує на те, що цей нуклеотид бере участь у сигнальних процесах у відповідь на ці хімічні подразники.
6-Встановлено, що циклічний GMP також має важливе значення для процесів вазодилатації та ерекції у ссавців.
7-багато воріт-іонних каналів (кальцій і натрій) регулюються внутрішньоклітинними лігандами, які спеціально використовують циклічний GMP.
Список літератури
- Ботсфорд, Дж. Л. (1981). Циклічні нуклеотиди в прокаріоти. Мікробіологічні огляди, 45 (4), 620–642.
- Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Біохімія (4-е видання). Бостон, США: Брукс / Коул. CENGAGE Навчання.
- Хардман, Дж., Робісон, А., Сазерленд, Е. (1971). Циклічні нуклеотиди. Щорічні огляди з фізіології, 33, 311–336.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Принципи біохімії Ленінгера. Видання «Омега» (5-е видання).
- Newton, RP, & Smith, CJ (2004). Циклічні нуклеотиди. Фітохімія, 65, 2423-2437.