The cyclic GMP , guanosine monophosphate juga dikenali sebagai monophosphate guanosine kitaran atau guanosine 3 of ', 5'-monophosphate ialah nukleotida terlibat dalam pelbagai proses sel kitaran, terutamanya yang berkaitan isyarat dan komunikasi intercellular.
Ia dijelaskan untuk pertama kalinya lebih dari 40 tahun yang lalu, tidak lama setelah penemuan analognya, AMP siklik, yang berbeza dengannya dari segi asas nitrogen, kerana ia bukan nukleotida guanin tetapi adenin.
Struktur kimia monofosfat Guanosine siklik atau GMP (Sumber: en: Pengguna: Diberri melalui Wikimedia Commons)
Seperti nukleotida siklik yang lain seperti AMP siklik yang disebutkan di atas atau CTP siklik (siklik sitidin monofosfat), struktur GMP siklik sangat menentukan sifat kimianya dan aktiviti biologinya, selain menjadikannya lebih stabil daripada rakan sejawatnya.
Nukleotida ini dihasilkan oleh enzim yang dikenali sebagai guanylyl cyclase dan mampu menembakkan lata isyarat isyarat kinase protein GMP yang bergantung pada siklik, dengan cara yang serupa dengan AMP siklik.
Ini telah dijelaskan tidak hanya pada mamalia, yang merupakan hewan yang sangat kompleks, tetapi juga pada prokariota yang paling sederhana, termasuk dalam kerajaan eubacteria dan archaea. Kehadirannya dalam tumbuhan masih menjadi bahan perdebatan, tetapi bukti menunjukkan bahawa ia tidak ada dalam organisma ini.
Pembentukan dan penurunan
Kepekatan intraselular nukleotida guanin siklik, dan juga adenin, sangat rendah, terutamanya jika dibandingkan dengan analog bukan-siklik mereka yang mono-, di- atau trifosfat.
Walau bagaimanapun, tahap nukleotida ini dapat diubah secara selektif dengan adanya rangsangan hormon tertentu dan faktor lain yang berperilaku sebagai utusan utama.
Metabolisme GMP siklik sebahagiannya bebas daripada metabolisme AMP siklik dan nukleotida analog lain. Ini dihasilkan dari GTP oleh sistem enzim yang dikenal sebagai guanylyl cyclase atau guanylate cyclase, yang merupakan sebahagian enzim larut dalam kebanyakan tisu.
Enzim guanylate cyclase bertanggungjawab untuk "siklisasi" kumpulan fosfat pada kedudukan 5 'dari residu gula (ribosa), menyebabkan pengikatan fosfat yang sama kepada dua kumpulan OH yang berbeza dalam molekul yang sama.
Enzim ini sangat banyak terdapat di usus kecil dan paru-paru mamalia dan sumber yang paling aktif terdapat dalam sperma spesies landak laut. Dalam semua organisma yang telah dipelajari, ia bergantung pada ion mangan divalen, yang membezakannya dengan siklon adenilat, yang bergantung pada magnesium atau zink.
Degradasi GMP siklik dimediasi oleh phosphodiesterases nukleotida siklik yang nampaknya tidak spesifik, kerana telah ditunjukkan bahawa enzim yang sama mampu menggunakan kedua AMP siklik dan GMP siklik sebagai substrat yang dapat dihidrolisis.
Kedua-dua proses, pembentukan dan degradasi, dikendalikan dengan teliti secara intraselular.
Struktur
Struktur GMP siklik tidak berbeza secara signifikan daripada struktur nukleotida siklik yang lain. Seperti namanya (guanosin 3 ', 5'-monofosfat) mempunyai kumpulan fosfat yang melekat pada oksigen pada karbon pada kedudukan 5' gula ribosa.
Gula ribosa tersebut dihubungkan pada masa yang sama dengan asas nitrogen cincin guanin heterosiklik dengan ikatan glikosidik dengan karbon dalam kedudukan ribosa 1 '.
Kumpulan fosfat yang melekat pada atom oksigen pada kedudukan ribosa 5 'dileburkan melalui ikatan fosfodiester, yang berlaku antara kumpulan fosfat yang sama dan oksigen karbon pada kedudukan ribosa 3', sehingga membentuk 3'-5'- "trans-fused" fosfat (3'-5'- trans-fused fosfat).
Penyatuan kumpulan fosfat atau "siklisasi" -nya menyebabkan peningkatan kekakuan molekul, kerana ia menyekat putaran bebas ikatan di cincin fosa ribosa.
Seperti juga berlaku untuk AMP siklik, ikatan glikosidik antara cincin guanin dan ribosa dan kebebasan putarannya adalah parameter struktur penting untuk pengiktirafan khusus GMP siklik.
ciri-ciri
Tidak seperti banyak dan sangat bervariasi fungsi yang dimiliki oleh nukleotida siklik analog lain seperti AMP siklik, fungsi GMP siklik sedikit lebih terhad:
1-Berpartisipasi dalam proses memberi isyarat sebagai tindak balas terhadap rangsangan cahaya pigmen visual. Kepekatannya diubah kerana pengaktifan protein G yang merasakan rangsangan cahaya dan berinteraksi dengan fosfodiesterase siklik yang bergantung pada GMP.
Perubahan tahap nukleotida ini mengubah kebolehtelapan membran sel okular berbentuk batang menjadi ion natrium, menyebabkan perubahan lain yang menghentikan transmisi rangsangan ke saraf optik.
2-Ia mempunyai fungsi dalam pengecutan otot dan kitaran relaksasi otot licin sebagai tindak balas terhadap oksida nitrat dan sebatian kimia lain yang pelbagai.
3-Peningkatan kepekatannya disebabkan oleh tindak balas terhadap peptida natriuretik berkaitan dengan pengaturan pergerakan ion natrium dan air melalui membran sel.
4-Dalam beberapa organisma, GMP siklik dapat bersaing dengan AMP siklik untuk fosfodiesterase nukleotida siklik, dan penambahan GMP siklik dapat menyumbang kepada peningkatan kepekatan AMP siklik dengan mengurangi degradasinya.
5-Bakteria seperti E. coli meningkatkan tahap GMP siklik mereka apabila terdedah kepada kemoterapi, menunjukkan bahawa nukleotida ini terlibat dalam proses memberi isyarat sebagai tindak balas terhadap rangsangan kimia ini.
6-Telah ditentukan bahawa GMP siklik juga mempunyai implikasi penting dalam proses vasodilatasi dan ereksi pada mamalia.
7-Banyak saluran ion gerbang (kalsium dan natrium) diatur oleh ligan intraselular yang secara khusus menggunakan GMP siklik.
Rujukan
- Botsford, JL (1981). Nukleotida siklik di Prokariota. Ulasan Mikrobiologi, 45 (4), 620–642.
- Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biokimia (edisi ke-4). Boston, Amerika Syarikat: Brooks / Cole. Pembelajaran CENGAGE.
- Hardman, J., Robison, A., & Sutherland, E. (1971). Nukleotida siklik. Ulasan Tahunan dalam Fisiologi, 33, 311-336.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger. Edisi Omega (edisi ke-5).
- Newton, RP, & Smith, CJ (2004). Nukleotida siklik. Fitokimia, 65, 2423-2437.