Adenosina nucleósido y nucleósido fosforamidita | Resumen de aspectos importantes

Adenosina nucleósido y nucleósido fosforamidita | Resumen de aspectos importantes

Contenido

Nucleósido de adenosina

El nucleósido de adenosina se encuentra en la naturaleza en formas diversificadas. Consiste en una adenina base nitrogenada unida a un azúcar ribosa de cinco carbonos a través de un enlace glucosídico β-N9. La adenosina está presente en ácidos nucleicos como el ADN y el ARN, considerados el material genético en todas las formas de vida. La adenosina también está presente en varias biomoléculas esenciales como el monofosfato de adenosina (AMP), el difosfato de adenosina (ADP) y el trifosfato de adenosina (ATP). El AMP, ADP y ATP actúan como portadores de energía en la mayoría de los procesos bioquímicos. El ATP se considera a menudo como la moneda de energía de la célula.

Otro derivado de la adenosina que es el monofosfato de adenosina cíclico (cAMP) participa activamente en las vías de transducción de señales y otros eventos de señalización celular dentro del cuerpo. 

Nucleósido de adenosina
Figura: Nucleósido de adenosina https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Caffeine_and_adenosine.svg

La adenosina proporciona estructuras estructurales importantes en algunas vitaminas como la B12 y las enzimas radicales S-adenosil-l-metionina (SAM). 

Se utilizan varios derivados de la adenosina en anomalías fisiológicas como la taquicardia supraventricular (TSV) y en sujetos con taquicardia supraventricular (TSV). La adenosina mantiene el ritmo cardíaco modulando la frecuencia de respuesta ventricular.

La adenosina también interactúa con otras moléculas derivadas de purinas como las metilxantinas. La metilxantina actúa como antagonista de la adenosina. La metilxantina se usa para anular los efectos farmacológicos de la adenosina. Las metilxantinas se encuentran abundantemente en el chocolate, té, café, etc., las personas que consumen cantidades significativas de café o té reciben una mayor cantidad de adenosina para una respuesta farmacológica adecuada.

Figura: El té y el café contienen cafeína, tiene similitud estructural con la adenosina https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Caffeine_and_adenosine.svg

Metabolismo de la adenosina

La adenosina es degradada por la enzima llamada adenosina desaminasa tan pronto como entra en la circulación sanguínea. La enzima adenosina desaminasa está presente en los glóbulos rojos y las paredes de los vasos sanguíneos. Para obtener más detalles sobre el metabolismo de la adenosina (purina) haz clic aquí

El dipiridamol provoca un aumento de la vasodilatación coronaria al inhibir el transportador de nucleósidos de adenosina, lo que da como resultado la acumulación de adenosina en el torrente sanguíneo y causa vasodilatación.

La deficiencia de la enzima adenosina desaminasa provoca una inmunodeficiencia grave. 

Otras funciones importantes del nucleósido de adenosina

- Varios derivados de nucleósidos de adenosina actúan como inhibidores de la transcriptasa inversa y paralizan el proceso de replicación retroviral.

- La adenosina actúa como agente antiinflamatorio. 

- El metotrexato desencadena la liberación de adenosina; por tanto, actúa como agente antiinflamatorio.

- Se sabe que la adenosina exhibe efectos inhibidores y supresores sobre el sistema nervioso central (SNC).

- La adenosina suprime los efectos de la alopecia androgenética. 

Los niveles elevados de adenosina provocan somnolencia.

Fosforamidita de nucleósidos

Las fosforamiditas de nucleósidos se sintetizan a partir de nucleósidos de origen natural y sintético. Se utilizan para sintetizar oligómeros u oligonucleótidos de nucleótidos. Los oligómeros de nucleótidos son fragmentos cortos de ADN / ARN. El grupo amino reactivo (exocíclico) y el hidroxilo presentes en los nucleósidos sintéticos y naturales están adecuadamente protegidos para evitar reacciones secundarias innecesarias. La protección adecuada del grupo hidroxilo reactivo del análogo de nucleósido debe convertirlo en la respectiva fosforamidita. A continuación, la fosforamidita se incorpora al ADN / ARN sintético.

Figura: Fosforamidito de nucleósido, el extremo 5 'está protegido por DMT El grupo (4,4′-dimetoxitritilo) y el extremo 3 ′ están protegidos por el grupo cianoetilo https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Phosphoramidite1.png

La estrategia de la fosforamidita permite la incorporación de nucleósidos o análogos de nucleósidos en el medio de la cadena de oligonucleótidos. El nucleósido debe tener dos grupos hidroxilo libres o un grupo nucleófilo (mercapto o amino) y un grupo hidroxilo libre para la incorporación deseada. 

Preparaciones de fosforamidita de nucleósidos.

El proceso de síntesis de nucleósido fosforamidito se completa en tres pasos principales:

Etapa 1: el grupo hidroxilo libre del nucleósido protegido en presencia de ácido débil se somete a un tratamiento con fosforodiamidita. La 2-cianoetil N, N, N ', N'-tetraisopropilfosforodiamidita es una amidita que se usa generalmente para la síntesis comercial de nucleósidos fosforamiditos estables. 

Paso 2: introducción de base orgánica N-etil-N, N-diisopropilamina (Base de Hunig) en el medio para producir diamidita de nucleósido.

Paso 3: la solución se trata posteriormente con un alcohol correspondiente al grupo protector fosfato, como se usa 2-cianoetanol con un ácido débil.

Las fosforamiditas de nucleósido formadas se purifican posteriormente usando cromatografía en columna de gel de sílice. 

Purina nucleósido fosforilasa | Función purina nucleósido fosforilasa

La purina nucleótido fosforilasa (PNPasa) cataliza la conversión reversible de purina nucleósido y purina, como se menciona en la siguiente reacción:

Purina nucleósido + fosfato -> Purina + α-D ribosa-1-fosfato

La PNPasa también se conoce como inosina fosforilasa, y el nombre sistemático es purina-nucleósido fosfato ribosiltransferasa

La PNPasa se relaciona con la familia de glicosiltransferasas. La PNPasa actúa sobre nucleósidos que contienen azúcares de cinco carbonos y, por lo tanto, se denomina pentosiltransferasa.

Figura: Estructura cristalina de la purina nucleósido fosforilasa https://commons.wikimedia.org/wiki/File:1rct.png

La PNPasa participa activamente en las vías esenciales como las vías metabólicas de nicotinato, nicotinamida, pirimidina y purina.

Las enzimas esenciales de la clase glicosiltransferasas son timidina quinasa, uridina quinasa, citidina quinasa y desoxicitidina quinasa, que catalizan la fosforilación de timidina, uridina, citidina y desoxicitidina, respectivamente.

Importancia clínica: Junto con la adenosina desaminasa, la PNPasa regula el metabolismo de las purinas. La mutación en cualquiera de estas enzimas da como resultado la acumulación de trifosfatos de desoxiadenosina [(d) ATP] que inducen la apoptosis (muerte celular programada) en los linfocitos. Tales eventos en los linfocitos resultan en SCID (inmunodeficiencia combinada severa). 

Terapia con nucleósidos para el agotamiento mitocondrial

Las mitocondrias son el orgánulo celular que contiene su copia de ADN circular (se conoce como ADN mitocondrial o ADNmt). Se parece al ADN bacteriano o al cromosoma circular único, por lo que se llama célula dentro de una célula.  

El ADN mitocondrial contiene genes que codifican la enzima requerida en el proceso de respiración para generar la energía necesaria para operar varios procesos celulares. Por lo tanto, las mitocondrias se conocen como la central eléctrica. Por lo tanto, el ADN mitocondrial debe mantenerse para el correcto funcionamiento de la célula y otras actividades celulares. Los cambios en el ADN mitocondrial causan deficiencias en la producción de energía y los procesos celulares, lo que finalmente da como resultado el síndrome de depleción del ADN mitocondrial. 

Los dNTP necesarios para la síntesis de ADN mitocondrial son los mismos que los del ADN celular, pero deben estar presentes en una proporción equilibrada dentro de las mitocondrias. Un desequilibrio en la proporción de los dNTP dentro de las mitocondrias da como resultado cambios y desajustes en el ADN mitocondrial, lo que conduce al síndrome de depleción del ADN mitocondrial.

La introducción de dNTP u otros componentes básicos como los desoxinucleósidos puede ayudar a tratar el síndrome de depleción del ADN mitocondrial al restaurar el equilibrio de los dNTP y reparar el ADN mitocondrial. Esto se conoce como terapia con nucleósidos.

Dirigir nucleósidos al área afectada del cuerpo es bastante desafiante, lo que dificulta el equilibrio de los niveles de nucleósidos en el sitio objetivo. Los investigadores en estos días están modificando los nucleósidos para hacerlos más eficientes para llegar a su sitio objetivo. Dirigirse a los nucleósidos modificados de esta manera demostrará ser una forma más eficiente de lidiar con el síndrome de depleción del ADN mitocondrial con efectos secundarios menores.

Los investigadores están tratando de desarrollar un enfoque novedoso, eficaz y eficiente para producir ADN mitocondrial a través de nucleósidos modificados para combatir el síndrome de agotamiento del ADN mitocondrial. 

Los investigadores esperan que este estudio allane el camino para tratar el síndrome de depleción del ADN mitocondrial mediante la opción optimizada de usar nucleósidos en combinaciones para obtener resultados efectivos. 

Conclusiones

En este artículo hemos analizado en detalle los aspectos fisiológicos importantes del nucleósido de adenosina y el nucleósido de la forforamidita. también hemos hablado brevemente sobre el agotamiento del ADN mitocondrial en este artículo.

Preguntas y respuestas de la entrevista

P1 ¿Es la adenina un nucleótido?

Respuesta La adenina es una base nitrogenada de purina (de doble anillo) que está presente como componente estructural en los nucleósidos y también en los nucleótidos.

Q2. Enumere algunos derivados del nucleósido de adenosina.

Respuesta Los derivados o análogos de nucleósidos de adenosina tienen inmensas implicaciones fisiológicas y se utilizan a menudo para varios propósitos. Por ejemplo, tecadenosón, soledenosón, N6 -tetrahidrofuranil-5'-cloro-5'-desoxiadenosina, N- (1S, 2S) - 2-hidroxiciclopentil adenosina, regadenosón, etc.

Q3. ¿Funciones importantes del nucleósido de adenosina?

Respuesta Los investigadores han informado de nucleósidos de adenosina en diversas formas de la naturaleza. Se encuentra ubicuamente en el genoma de organismos vivos, biomoléculas esenciales (ATP, ADP, AMP, etc.) y actúa como mensajero secundario en las vías de señalización celular.

Q4. Una función esencial de la fosforamidita de nucleósidos

Respuesta Las fosforamiditas de nucleósidos se utilizan para producir oligonucleótidos u nucleótidos oligoméricos. Los nucleótidos oligoméricos son fragmentos cortos de ADN o ARN.

Q5. ¿Dónde se encuentra la purina nucleósido fosforilasa?

Respuesta La purina nucleósido fosforilasa es una enzima esencial de la vía de rescate para la biosíntesis de nucleótidos; por tanto, se encuentra en muchos tejidos. Una cantidad mucho mayor de purina nucleósido fosforilasa se expresa en células endoteliales sinusoidales, células de Kupffer y hepatocitos. La purina nucleósido fosforilasa también sirve como marcador de fuga para la lesión hepatocelular, ya que su expresión se encuentra más en las células hepáticas y mucho menos en los músculos.

Q6. ¿Importancia clínica de la purina nucleósido fosforilasa?

Respuesta La purina nucleósido fosforilasa y la adenosina desaminasa juegan un papel importante en la regulación del ciclo metabólico de las purinas. La mutación purina nucleósido fosforilasa da como resultado la acumulación de dNTP (desoxinucleósido trifosfato) que desencadena el mecanismo de apoptosis. Tales eventos en los linfocitos resultan en SCID (inmunodeficiencia combinada severa).

Q7. ¿Qué es el agotamiento del ADN mitocondrial?

Respuesta El desequilibrio en la proporción de dNTP en la matriz mitocondrial da como resultado una producción deficiente de ADN mitocondrial. Esto afecta el buen funcionamiento de las mitocondrias ya que hay varios genes en el ADN mitocondrial que se expresan para realizar funciones esenciales. El ADN mitocondrial dañado no puede realizar funciones esenciales. Este fenómeno se conoce como agotamiento del ADN mitocondrial.

Q8. ¿Cuál es la mejor manera posible de lidiar con el agotamiento del ADN mitocondrial?

Respuesta Dirigir nucleósidos al área afectada del cuerpo es bastante desafiante, lo que dificulta el equilibrio de los niveles de nucleósidos en el sitio objetivo. Los investigadores en estos días están modificando los nucleósidos para facilitar su administración dirigida. Dirigirse a los nucleósidos modificados de esta manera demostrará ser una forma más eficiente de lidiar con el síndrome de depleción del ADN mitocondrial con efectos secundarios menores.

Los investigadores están tratando de desarrollar una terapia novedosa, eficaz y eficiente para producir ADN mitocondrial a través de nucleósidos modificados para combatir el síndrome de depleción del ADN mitocondrial. Los investigadores esperan que este estudio allane el camino para tratar el síndrome de depleción del ADN mitocondrial mediante la opción optimizada de usar nucleósidos en combinaciones para obtener resultados efectivos. 

Q9. ¿Cuál es la importancia clínica de la purina nucleósido fosforilasa?

Respuesta Junto con la adenosina desaminasa, la PNPasa regula el metabolismo de las purinas. La mutación en cualquiera de estas enzimas da como resultado la acumulación de trifosfatos de desoxiadenosina [(d) ATP] que inducen la apoptosis en los linfocitos. Tales eventos en los linfocitos resultan en SCID (inmunodeficiencia combinada severa).  

Q10. ¿Cuáles son los grupos adicionales presentes en la fosforamidita de nucleósidos?

Respuesta La fosforamidita de nucleósidos, además, tiene un extremo 5 'y está protegida por DMT (4,4'-dimetoxitritilo) y el extremo 3 'está protegido por un grupo cianoetilo

Sobre el Dr. Abdullah Arsalan

Soy Abdullah Arsalan, completé mi doctorado en Biotecnología. Tengo 7 años de experiencia en investigación. Hasta ahora he publicado 6 artículos en revistas de renombre internacional con un factor de impacto promedio de 4.5 y pocos más están en consideración. He presentado trabajos de investigación en diversos congresos nacionales e internacionales. Mi área temática de interés es la biotecnología y la bioquímica con especial énfasis en la química de proteínas, enzimología, inmunología, técnicas biofísicas y biología molecular.

Conectémonos a través de LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/abdullah-arsalan-a97a0a88/) o Google Scholar (https://scholar.google.co.in/citations?user=AeZVWO4AAAAJ&hl=en).

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