Nucleosídeo: 11 fatos importantes que você deve saber

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O que é nucleosídeo?

Os dois componentes estruturais do nucleosídeo são uma base nitrogenada (também conhecida como nucleobase) e um açúcar ribose de cinco carbonos (ribose no RNA e desoxirribose no caso do DNA). Devido à base nitrogenada e frações de açúcar, os nucleosídeos são frequentemente considerados glicosaminas.

Estrutura do nucleosídeo | base nucleosídeo nucleotídeo | Nucleosídeo de DNA | difosfato de nucleosídeo

A base nitrogenada presente no nucleosídeo pode ser purina ou pirimidina. Essas bases nitrogenadas estão ligadas ao açúcar ribose em posições fixas. As purinas estão ligadas ao açúcar ribose por meio de uma ligação glicosídica por meio de seu trabalho N9, enquanto as pirimidinas se ligam por meio de sua posição N1.

O carbono anomérico (o átomo de carbono associado ao grupo carbonila do aldeído e cetona) do açúcar ribose forma uma ligação glicosídica com a base nitrogenada.

Nucleosídeo
Figura: Nucleosídeo desoxiadenosina https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Desoxyadenosin.svg

Tipos de nucleosídeos

Seis tipos básicos de nucleosídeos são sintetizados em nosso corpo

  • Adenosina
  • Guanosina
  • Timidina
  • Citidina
  • Uridina
  • Inosina

Nucleosídeo vs nucleotídeo | monofosfato de nucleosídeo 5 | monofosfato de nucleosídeo

A maneira mais simples de diferenciar entre um nucleotídeo e um nucleosídeo é a seguinte:

Nucleosídeo = base nitrogênica + açúcar ribose

Nucleotídeo = base nitrogênica + açúcar ribose + grupo Fosfato

Aviso importante: Todas as ligações entre as espécies constituintes (base, açúcar e grupo fosfato) são puramente covalentes. O açúcar ribose fica na posição intermediária (covalentemente ligado à base nitrogenada de um lado e ao grupo fosfato do outro) dentro de um nucleotídeo. 

Os ácidos nucléicos (DNA; ácido desoxirribonucléico, RNA; ácido ribonucléico) encontrados em todos os organismos são polímeros de nucleotídeos quimicamente. 

Um nucleosídeo é o nucleotídeo sem um grupo fosfato.

Um nucleosídeo pode ser convertido em um nucleotídeo apenas por um processo de fosforilação (adição do grupo fosfato). Além disso, o nucleotídeo pode ser convertido em nucleosídeo pelo processo de desfosforilação (remoção de um grupo fosfato).

FuncionalidadesNucleosídeosnucleotídeos
TipoCapaz de formar nucleotídeos pelo processo de fosforilaçãoEles são as unidades monoméricas dos ácidos nucléicos (DNA ou RNA) presentes em quase todas as células de um organismo
Composição EstruturalEles são compostos de um açúcar ribose e uma base nitrogenadaEles são compostos por um açúcar ribose, uma base nitrogenada e um grupo fosfato
Importância fisiológicaEles têm um imenso potencial antiviral e anticâncerQualquer alteração na sequência ou estrutura dos nucleotídeos pode levar a várias mutações em um organismo que podem resultar em várias anormalidades (ausência de uma proteína ou enzima que altere a fisiologia)
Tabela: Diferença entre nucleosídeo e nucleotídeo

Trifosfato de nucleossídeo

Os trifosfatos de nucleosídeo são substâncias químicas que contêm uma base nitrogenada (purina ou pirimidina), uma molécula de açúcar com cinco carbonos (desoxirribose ou ribose) e três grupos fosfato. Os trifosfatos de nucleosídeos servem como unidade monomérica para sintetizar ácidos nucléicos (DNA ou RNA).

Os trifosfatos de nucleosídeos estão envolvidos nas vias de sinalização celular. Eles também atuam como uma fonte de energia para realizar funções vitais do corpo (ATP; trifosfato de adenosina é um trifosfato de nucleosídeo conhecido como a moeda de energia da célula).

Os trifosfatos de nucleosídeo são geralmente formados dentro das células do nosso corpo, pois têm absorção intestinal muito pobre. 

tri fosfato
Figura: Purinas e pirimidinas formam nucleosídeo mono, di e trifosfatos https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c4/Figure_14_02_01.jpg

Os nucleosídeos podem ser convertidos em nucleotídeos por meio do processo de fosforilação facilitado pela ação de quinases celulares específicas. Na fosforilação, o grupo fosfato é adicionado ao grupo álcool primário do açúcar ribose.

Trifosfato de nucleosídeo desoxirribose | nucleosídeo 5 trifosfato | replicação de DNA de trifosfato de nucleosídeo

Os trifosfatos de nucleosídeos contendo desoxirribose são conhecidos como trifosfato de desoxirribonucleosídeo (dNTPs). Antes de incorporar no DNA, os dois grupos fosfato do trifosfato de nucleosídeo são clivados. O monofosfato de nucleosídeo resultante (nucleotídeo) entra no Fragmento de DNA em síntese durante a replicação do DNA.

Geralmente, existem cinco tipos de nucleotídeos encontrados no DNA ou RNA

  •            trifosfato de desoxiuridina (dUTP) é encontrado exclusivamente no RNA
  •            trifosfato de desoxitimidina (dTTP) é encontrado apenas no DNA
  •            trifosfato de desoxiguanosina (dGTP) é encontrado tanto no DNA quanto no RNA
  •            trifosfato de desoxicitidina (dCTP) é encontrado tanto no DNA quanto no RNA
  •            trifosfato de desoxiadenosina (dATP) é encontrado tanto no DNA quanto no RNA

Os trifosfatos de nucleosídeo desoxirribose mencionados acima são abundantemente encontrados no genoma de cada organismo, enquanto alguns dNTPs menos comuns são introduzidos no DNA para vários fins. Os dNTPs menos comuns incluem os nucleotídeos artificiais e as formas tautoméricas de dNTPs de ocorrência natural.

A incorporação das formas tautoméricas de dNTPs no DNA resulta na incompatibilidade dos pares de bases durante o processo de replicação do DNA. 

Suponha que a forma tautomérica da citosina seja incorporada ao DNA em vez da citosina. Nesse caso, a forma tautomérica da citosina forma três ligações com a adenina. Isso resulta em uma incompatibilidade (a citosina forma um par de bases complementares com a guanina, se estiver formando um par com a adenina, então será considerada uma incompatibilidade). Essa incompatibilidade altera a sequência de pares de bases do DNA no indivíduo e, em última análise, resulta em uma mutação. 

A timina é produzida pela desaminação da 5-metilcitosina em eucariotos. Também faz uma incompatibilidade que pode ser reconhecida por Polimerase de DNA III e extirpado por sua atividade de exonuclease 3' a 5' prime. A atividade de exonuclease também é conhecida como atividade de revisão que identifica a incompatibilidade e a substitui pelo dNTP correto.

Os quatro tipos de dNTPs (dGTPs, dCTPs, dTTPs e dATPs) estão envolvidos exclusivamente no processo de replicação e reparo do DNA. o equilíbrio adequado e o emparelhamento de bases complementares correto são necessários para a síntese do DNA com precisão. 

Os dNTPs mencionados acima estão presentes apenas em quantidades diminutas em uma célula eucariótica, suficiente para a Processo de replicação do DNA. Eles estão presentes em pequenas quantidades porque a enzima ribonucleotídeo redutase (RNR) é ativada apenas quando as células entram na fase S do ciclo celular. O RNR é responsável por converter ribonucleotídeos em desoxirribonucleotídeos e ribonucleotídeos difosfatos em desoxirribonucleotídeos difosfatos. Um ligeiro aumento ou diminuição nas quantidades desses dNTPs pode resultar em mutações no DNA. 

A atividade da enzima RNR é altamente regulada. A atividade RNR é regulada alostericamente pelo dATP. Ele é ativado na presença de dGTPs, dTTPs e dATPs e sofre inibição de feedback pelo dATP. A expressão de RNR e a atividade são relativamente baixas nas células presentes na fase G1 e nas células que não se dividem. A atividade do RNR e o nível de expressão aumentam durante o processo de reparo do DNA e a fase S do ciclo celular.

A atividade do RNR também é regulada pela estabilidade das proteínas da subunidade RNR, pela transcrição de vários genes associados ao ciclo celular e por algumas proteínas inibidoras específicas do RNR.

Além de sua função na síntese de DNA, a adenosina-5-trifosfato, juntamente com outros nucleosídeo-5-trifosfatos, atua como substrato nas reações catalisadas por enzimas do processo metabólico central. 

O ATP é um nucleosídeo?

Uma molécula de ATP tem três componentes estruturais: uma base nitrogenada (adenina), um açúcar ribose e três grupos fosfato; portanto, é um nucleotídeo. O ATP ou adenosina-5-trifosfato é a principal molécula para transferir e armazenar energia para processos celulares (portanto, chamada de moeda de energia). Dentro da ligação pirofosfato (ligação de alta energia presente no ATP), a energia é armazenada, utilizada para as reações metabólicas celulares, transporte Ativo e outros processos celulares que consomem energia.

Cada organismo consome alimentos para obter energia por meio do processo de respiração. Essa energia recebida é armazenada na forma de ATP. Enquanto as plantas transduzem energia luminosa em energia química, essa energia também é armazenada e utilizada no ATP. 

Os três grupos de fosfato são unidos por meio de ligações fosfoanidrido (ligações de alta energia). Quebra da ligação fosfoanidrido por meio do processo de hidrólise para liberar energia. O mesmo curso de reação de hidrólise de ATP é mencionado abaixo:

ATP -> ADP + Pi + Energia

Além disso, o ADP (difosfato de adenosina) também possui uma ligação fosfoanidrida; assim, ele também pode sofrer hidrólise para liberar mais energia. O mesmo curso de reação de hidrólise de ADP é mencionado abaixo:

ADP -> AMP + Pi + Energia

O AMP (monofosfato de adenosina) formado na reação não pode sofrer hidrólise, pois não possui uma ligação fosfoanidrida. Este AMP é novamente reciclado em ADP e ATP quando a célula ganha energia por meio da respiração. As reações metabólicas celulares utilizam e reciclam AMP, ADP e ATP continuamente. 

Nucleosídeo de guanina | nucleosídeo de desoxiguanosina | nucleosídeo nucleotídeo e ácido nucleico

Entre as quatro bases nucleares encontradas no RNA ou DNA, a Guanina é uma delas. A guanina forma um par de bases complementares com a citosina de outra fita polinucleotídica por três ligações de hidrogênio. O nucleosídeo guanina também é conhecido como guanosina. A guanina é um derivado de purina com uma fórmula geral C5H5N5O. A guanina contém anéis de imidazol e pirimidina fundidos por ligações duplas conjugadas. A molécula bicíclica de guanina é plana devido ao seu arranjo insaturado.

A desoxiguanosina é um dos quatro desoxirribonucleosídeos constituintes encontrados no DNA. a desoxiguanosina é composta de guanina de base nitrogenada (nucleobase de purina) e açúcar desoxirribose de cinco carbonos. A base guanina está ligada através do átomo de nitrogênio N9 ao átomo de carbono C1 do açúcar desoxirribose. 

A desoxiguanosina tem uma estrutura básica semelhante à guanosina, mas na posição 2 ′ do açúcar ribose, o grupo hidroxila está ausente (conhecido como desoxirribose). A desoxiguanosina forma monofosfato de desoxiguanosina quando um grupo fosfato se liga à posição 5 'do açúcar desoxirribose presente na desoxiguanosina.

Nucleosídeo difosfato quinase

Também é conhecido como nucleosídeo difosfoquinase ou polinucleotídeo quinase. É uma proteína homo-hexamérica (composta por 6 subunidades idênticas) composta por 152 aminoácidos. Tem 17.7 kilodaltons (KDa) (um dalton é igual a uma unidade de massa atômica). este enzima é encontrada na mitocôndria e citoplasma. 

A nucleosídeo difosfato quinase catalisa a transferência reversível do grupo fosfato entre diferentes nucleosídeo difosfato (NDP) e nucleosídeo trifosfato (NTP). O trifosfato de nucleosídeo doa o grupo fosfato (doador), enquanto o difosfato de nucleosídeo aceita o grupo fosfato (aceptor).

A reação catalisada por nucleosídeo difosfato quinase segue um mecanismo de pingue-pongue.

YDP + ZTP -> YTP + ZDP

Aqui, Y e Z representam diferentes bases nitrogenadas

estrutura NDPK
Figura: Estrutura cristalina da nucleosídeo difosfato quinase
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:NDPK_structure_.jpg

O equilíbrio entre os diferentes nucleosídeos trifosfatos é mantido pela nucleosídeo difosfato quinase; também afeta a expressão gênica, endocitose, transdução de sinal e outros processos celulares. 

Transportador de nucleosídeo concentrador

Os transportadores de nucleosídeos concentrativos compreendem três proteínas estruturais em humanos, a saber, SLC28A1, SLC28A2 e SLC28A3. SLC28A2 é o co-transportador para o Na + -nucleosídeo específico de purina entre essas três proteínas constituintes. O transportador concentrador de nucleosídeos está localizado na membrana canalicular da bile. No entanto, o SLC28A1 transporta seletivamente nucleosídeos de adenosina e pirimidina. SLC28A1 é um transportador de nucleosídeo dependente de sódio. SLC28A1 também está envolvido no transporte de análogos de nucleosídeos antivirais como zalcitanina, zidovudina, etc.

Alfa mem sem nucleosídeos

O mínimo alfa médio essencial (MEM-α) é amplamente utilizado para as células DHFR-negativas transfectadas (dihidrofolato redutase) e cultura de células de mamíferos. O MEM- α pode ser usado com células aderentes de mamíferos, células de melanoma humano, astrócitos primários de rato, queratinócitos e várias suspensões. MEM- α é geralmente modificado para vários fins para suas aplicações de cultura de células extensas.

As modificações gerais realizadas no MEM- α são as seguintes:

  •            MEM- α é frequentemente usado com L-glutamina e vermelho de fenol
  •            L-glutamina também pode ser usada sem desoxirribonucleosídeos e ribonucleosídeos

O meio essencial mínimo (MEM) é modificado pela adição de ácido ascórbico, biotina, vitamina B12, ácido lipóico, piruvato de sódio e outros aminoácidos não essenciais para produzir MEM-α. 

MEM- α sem nucleosídeos também está disponível como um meio seletivo para células DHFR-negativas e células DG44 [derivadas de células de ovário de hamster chinês (CHO)].

O MEM-α é composto pelos sais de Earle (sais de cálcio e magnésio, tampão de bicarbonato e vermelho de fenol) e não contém fatores de crescimento, lipídios e proteínas. Assim, MEM-α requer suplementação de 10% de FBS (Fetal Bovine Serum) para o crescimento celular adequado. MEM- α também precisa de um ambiente de 5–10% de CO2 para manter o pH fisiológico do meio de cultura e um sistema tampão de bicarbonato. 

Conclusões

Neste artigo, a estrutura básica do nucleosídeo é discutida juntamente com sua importância como meio de crescimento.

Perguntas Frequentes:

Q1 O que são nucleotídeo e nucleosídeo?

Responda: A diferença mais básica entre um nucleotídeo e um nucleosídeo é a presença de um grupo fosfato. O nucleosídeo tem uma base nitrogenada e um açúcar ribose, enquanto um nucleotídeo tem uma base nitrogenada, um açúcar ribose e um grupo fosfato.

 P2 Qual é a função primária do ácido nucléico?

Responda: a função primária dos ácidos nucléicos é armazenar toda a informação genética de um organismo. 

O ácido nucléico também é responsável pela transmissão de informações genéticas dos pais para os filhos.

Q3 Quais são as três funções principais dos ácidos nucléicos?

Responda: As três funções principais dos ácidos nucléicos são as seguintes:

  • Ele armazena informações genéticas
  • Ele transmite informações genéticas dos pais para os filhos
  • Está envolvida na síntese de RNA, que tem papel direto na síntese de proteínas.

Q4 Usos de trifosfatos de nucleosídeo?

Responda: Os nucleosídeos trifosfatos ou nucleotídeos (nucleosídeo fosforilado) servem como unidades monoméricas para a síntese de DNA ou RNA pelo processo de replicação e transcrição, respectivamente. Os trifosfatos de nucleosídeos também desempenham um papel na sinalização celular e nas reações metabólicas.

Q5 Liste os nucleosídeos comumente sintetizados dentro de nosso corpo?

Responda: Existem seis tipos de nucleosídeos fundamentais que são sintetizados em nosso corpo. Inosina, Uridina, Citidina, Timidina, Guanosina e adenosina são os nucleosídeos mais sintetizados em nosso corpo.

P6 Como os nucleosídeos são transportados?

Responda: Os nucleosídeos são transportados através de transportadores de nucleosídeos concentrados. Alguns dos nucleosídeos atingem seu alvo via co-transporte, como no transporte através de SLC28A2. Enquanto SLC28A1 transporta seletivamente nucleosídeos de pirimidina e adenina.

Q7 A função da nucleosídeo difosfato quinase?

Responda: A nucleosídeo difosfato quinase catalisa a transferência do grupo fosfato entre NTP (nucleosídeo trifosfato) e NDP (nucleosídeo difosfato). É também conhecido como polinucleotídeo quinase. O nucleosídeo difosfato quinase catalisa uma reação por um mecanismo de pingue-pongue.

Q8 O que é MEM?

Responda: O meio essencial mínimo (MEM) é amplamente aceito para o cultivo de células. Ele contém um meio básico conhecido como meio Eagle com nutrientes essenciais. MEM é usado para cultivar células em monocamadas.     

Q9 Por que FBS é usado com MEM

Responda: O MEM é freqüentemente usado com 10% de FBS (Fetal Bovine Serum) para complementar o crescimento celular adequado. Às vezes, também requer uma atmosfera de CO5 de 10 a 2% para manter o pH fisiológico adequado.

Q10 Composição de MEM alfa

Responda: O MEM alfa geralmente contém L-glutamina, vermelho de fenol, 10% de FBS (soro fetal bovino) e ambiente de 5-10% de CO2. Não inclui lipídios, proteínas e fatores de crescimento. MEM também contém sais de Earle (sais de cálcio e magnésio com tampão de bicarbonato).

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