إن GMP الدوري ، أحادي الفوسفات الغوانوزين المعروف أيضًا باسم أحادي الفوسفات الحلقي أو guanosine 3 من '، 5' أحادي الفوسفات هو نيوكليوتيد يشارك في العديد من عمليات الخلية الحلقية ، خاصة تلك المتعلقة بالإشارات والتواصل بين الخلايا.
تم وصفه لأول مرة منذ أكثر من 40 عامًا ، بعد فترة وجيزة من اكتشاف نظيره AMP الدوري ، والذي يختلف عنه من حيث القاعدة النيتروجينية ، لأنه ليس نيوكليوتيدات من الجوانين ولكن من الأدينين.
التركيب الكيميائي لأحادي الفوسفات الدوري أو GMP (المصدر: المستخدم: Diberri عبر ويكيميديا كومنز)
مثل النوكليوتيدات الحلقية الأخرى مثل AMP الدورية المذكورة أعلاه أو CTP الحلقية (cyclic cytidine monophosphate) ، يعتبر هيكل GMP الدوري حاسمًا لخصائصه الكيميائية ونشاطه البيولوجي ، بالإضافة إلى جعله أكثر استقرارًا من نظيره.
يتم إنتاج هذا النوكليوتيد بواسطة إنزيم يُعرف باسم محلقة جوانليل وهو قادر على إطلاق إشارات متتالية من كينازات بروتين GMP المعتمدة على دوري ، بطريقة مماثلة لـ AMP الدوري.
تم وصفه ليس فقط في الثدييات ، وهي حيوانات شديدة التعقيد ، ولكن أيضًا في أبسط بدائيات النوى ، المدرجة في ممالك eubacteria و archaea. لا يزال وجوده في النباتات موضع نقاش ، لكن الأدلة تشير إلى أنه غائب في هذه الكائنات الحية.
التكوين والتدهور
التركيز داخل الخلايا للنيوكليوتيدات الدورية للجوانين ، وكذلك تركيز الأدينين ، منخفض للغاية ، خاصة عند مقارنته بنظائرها غير الحلقية أحادية أو ثنائي أو ثلاثي الفوسفات.
ومع ذلك ، يمكن تغيير مستويات هذا النوكليوتيد بشكل انتقائي في وجود محفزات هرمونية معينة وعوامل أخرى تتصرف كرسل أساسي.
استقلاب GMP الدوري مستقل جزئيًا عن التمثيل الغذائي لـ AMP الدوري والنيوكليوتيدات المماثلة الأخرى. يتم إنتاج هذا من GTP بواسطة نظام إنزيم يُعرف باسم guanylyl cyclase أو guanylate cyclase ، وهو إنزيم قابل للذوبان جزئيًا في معظم الأنسجة.
إنزيمات محلقة الجوانيلات مسؤولة عن "تحلل" مجموعة الفوسفات في الموضع 5 'من بقايا السكر (الريبوز) ، مما يتسبب في ارتباط نفس الفوسفات بمجموعتين مختلفتين من الهيدروكسيل في نفس الجزيء.
يتواجد هذا الإنزيم بكثرة في الأمعاء الدقيقة ورئتي الثدييات والمصدر الأكثر نشاطًا يوجد في الحيوانات المنوية لأحد أنواع قنفذ البحر. في جميع الكائنات الحية التي تمت دراستها ، تعتمد على أيونات المنغنيز ثنائية التكافؤ ، والتي تميزها عن الحلقات الأدينيلات ، والتي تعتمد على المغنيسيوم أو الزنك.
يتم التوسط في تحلل GMP الدوري بواسطة فوسفوديستراز النوكليوتيد الدوري الذي لا يبدو أنه محدد ، حيث ثبت أن نفس الإنزيمات قادرة على استخدام كل من AMP الدوري و GMP الدوري كركائز قابلة للتحلل بالماء.
يتم التحكم في كل من العمليتين ، التكوين والتدهور ، بعناية داخل الخلايا.
بناء
لا يختلف هيكل GMP الدوري بشكل كبير عن هيكل النيوكليوتيدات الحلقية الأخرى. كما يوحي اسمها (guanosine 3 '، 5'-monophosphate) بها مجموعة فوسفات مرتبطة بالأكسجين عند الكربون عند موضع 5 بوصات من سكر الريبوز.
يرتبط سكر الريبوز المذكور في نفس الوقت بقاعدة النيتروجين في حلقة الجوانين الحلقية غير المتجانسة عن طريق رابطة جليكوسيدية مع الكربون في موضع 1 'من الريبوز.
يتم دمج مجموعة الفوسفات المتصلة بذرة الأكسجين عند موضع الريبوز 5 بوصات من خلال رابطة فوسفو دايستر ، والتي تحدث بين نفس مجموعة الفوسفات وأكسجين الكربون عند موضع 3 بوصات من الريبوز ، وبالتالي تشكيل 3'-5'- فوسفات "متحولة" (3'-5'- فوسفات منقولة).
يؤدي اندماج مجموعة الفوسفات أو "تحللها" إلى زيادة صلابة الجزيء ، لأنه يقيد الدوران الحر للروابط في حلقة الفوران من الريبوز.
كما هو الحال أيضًا بالنسبة لـ AMP الدوري ، فإن الرابطة الجليكوسيدية بين حلقة الجوانين والريبوز وحرية الدوران هي معلمات هيكلية مهمة للتعرف على GMP الدوري.
المميزات
على عكس الوظائف العديدة والمتنوعة للغاية التي تمتلكها النوكليوتيدات الحلقية المماثلة الأخرى مثل AMP الدوري ، فإن وظيفة GMP الدورية محدودة قليلاً:
1-يشارك في عمليات التأشير استجابة للتحفيز الضوئي للأصباغ البصرية. يتم تعديل تركيزه بسبب تنشيط بروتين G الذي يدرك منبه الضوء ويتفاعل مع فوسفو ديستيراز دوري معتمد على GMP.
التغييرات في مستويات هذا النوكليوتيدات تغير نفاذية غشاء خلية العين على شكل قضيب إلى أيونات الصوديوم ، مما يتسبب في تغييرات أخرى تنهي انتقال التحفيز إلى العصب البصري.
2-له وظائف في انقباض العضلات ودورة استرخاء العضلات الملساء استجابة لأكسيد النيتريك والمركبات الكيميائية الأخرى ذات الطبيعة المختلفة.
3-ترتبط زيادة تركيزه نتيجة الاستجابة للببتيدات الناتريوتريك بتنظيم حركة أيونات الصوديوم والماء عبر أغشية الخلايا.
4-في بعض الكائنات الحية ، يمكن أن يتنافس GMP الدوري مع AMP الدوري للنيوكليوتيدات الحلقية phosphodiesterase ، ويمكن أن تساهم إضافة GMP الدوري في زيادة تركيز AMP الدوري عن طريق تقليل تحللها.
5-البكتيريا مثل E. coli تزيد من مستويات GMP الدورية عند تعرضها للجاذبات الكيميائية ، مما يشير إلى أن هذا النوكليوتيد متورط في عمليات التأشير استجابة لهذه المنبهات الكيميائية.
6- لقد تم تحديد أن ممارسات التصنيع الجيدة الدورية لها أيضًا آثار مهمة في عمليات توسع الأوعية والانتصاب في الثدييات.
7- يتم تنظيم العديد من قنوات أيون البوابة (الكالسيوم والصوديوم) بواسطة الروابط داخل الخلايا التي تستخدم على وجه التحديد GMP الدوري.
المراجع
- بوتسفورد ، جيه إل (1981). النيوكليوتيدات الحلقية في بدائيات النوى. المراجعات الميكروبيولوجية، 45 (4) ، 620-642.
- Garrett، R.، & Grisham، C. (2010). الكيمياء الحيوية (الطبعة الرابعة). بوسطن ، الولايات المتحدة الأمريكية: بروكس / كول. سينجاج ليرنينج.
- هاردمان ، جيه ، روبسون ، أ ، وساذرلاند ، إي (1971). النيوكليوتيدات الحلقية. المراجعات السنوية في علم وظائف الأعضاء ، 33 ، 311-336.
- نيلسون ، DL ، & Cox ، MM (2009). مبادئ Lehninger للكيمياء الحيوية. إصدارات أوميغا (الطبعة الخامسة).
- نيوتن ، RP ، & سميث ، CJ (2004). النيوكليوتيدات الحلقية. كيمياء النبات، 65، 2423-2437.