Nukleosidi

Nukleosidit ovat elävien solujen geneettistä tietoa välittävien makromolekyylien, nukleiinihappojen, rakenteellisia alayksiköitä. Ne koostuvat typpeä sisältävästä emäksestä, joka on sitoutunut viisihiiliseen (pentoosi-)sokeriin.

Nukleosidit ovat nukleotidien, nukleiinihappojen DNA:n ja RNA:n molekyylirakennusaineiden, biokemiallisia esiasteita. Nukleotidit ovat myös tärkeitä solujen aineenvaihdunnassa (ATP on solun energiavaluutta) ja koentsyymeinä. Nukleotidit muodostuvat lisäämällä yksi tai useampi fosfaattiryhmä nukleosidiin.

Joillain nukleosideilla on tärkeitä kliinisiä sovelluksia; esimerkiksi puromysiini ja tietyt muut antibiootit ovat homeiden tai sienten tuottamia nukleosideja.

Inhimillinen luovuus näkyy myös lääketutkijoiden kyvyssä hyödyntää tietämystä luonnossa esiintyvien nukleosidien biokemiasta synteettisten molekyylien rakentamiseksi, joita sanotaan nukleosidianalogeiksi. Yksi antiretroviraalisten lääkkeiden luokka on nimeltään nukleosidianalogiset käänteistranskriptaasin estäjät (NARTI:t tai NRTI:t). NRTI-lääkkeet estävät käänteistranskriptaasin eli viruksen DNA-polymeraasientsyymin toimintaa, jota HIV tarvitsee lisääntyäkseen. Kun HIV tartuttaa solun, käänteistranskriptaasi kopioi viruksen yksijuosteisen RNA-genomin kaksijuosteiseksi viruksen DNA-molekyyliksi. Virus-DNA integroituu sitten isännän kromosomaaliseen DNA:han, jolloin isäntä pystyy lisääntymään viruksen avulla. NRTI-lääkkeet estävät käänteistranskriptaasin entsymaattisen toiminnan, häiritsevät kaksisäikeisen virus-DNA:n synteesiä ja estävät näin HIV:n lisääntymisen. Jotta NRTI:t voivat liittyä viruksen DNA:han, ne on aktivoitava solussa lisäämällä kolme fosfaattiryhmää NRTI-trifosfaateiksi.

Nukleosidien kemialliset komponentit

Nukleosidin typpeä sisältävä emäs (jota kutsutaan myös nukleobaasiksi) on tyypillisesti johdannainen joko puriinista tai pyrimidiinistä, jotka ovat heterosyklisiä yhdisteitä (orgaanisia yhdisteitä, jotka sisältävät rengasrakenteen, jossa on hiilen lisäksi sellaisia atomeja kuin rikki, happi tai typpi). Nukleosidien yleisimmät emäkset ovat:

• Puriinit adeniini ja guaniini;
• Pyrimidiinit sytosiini, tymiini ja urasiili.

Sokerikomponentti on joko deoksiriboosi tai riboosi. (”Deoksi” tarkoittaa yksinkertaisesti sitä, että sokerista puuttuu happiatomi, joka esiintyy riboosissa, kantayhdisteessä.)

Alhaalla on taulukko, jossa luetellaan yleiset emäkset ja niitä vastaavat nukleosidit:

.

Nukleosidinen emäs	Nukleosidi	Deoksinukleosidi
Adeniini	Adenosiini A		Deoksiadenosiini dA
Guaniini	Guanosiini G	Deoksiguanosiini dG
Tymiini	5-Metyyliuridiini m5U	Deoksitymidiini dT
Uracil	Uridiini U	Deoksiuridiini dU
	Sytosiini	Sytidiini C	Deoksisytidiini dC

Nukleosidit ovat nukleotidien esiasteita

Nukleotidi on nukleosidin fosfaattiesteri. Kemiassa esterit ovat orgaanisia yhdisteitä, joissa orgaaninen ryhmä korvaa happihapon vetyatomin tai useita vetyatomeja. Tässä tapauksessa nukleosidin hydroksyyliryhmä, joka on kiinnittynyt sokeriyksikön hiiliatomiin 5, on korvattu yhdellä tai useammalla fosfaattiryhmällä.

Nukleotidit nimetään emästä vastaavan nukleosidin mukaan. Esimerkiksi nukleotidi adenosiinitrifosfaatti (ATP) on nukleosidin adenosiinin johdannainen.

Nukleosidien hajoaminen

Nukleotidit vaihtuvat solussa jatkuvasti. Nukleosideja saadaan nukleiinihappojen hajoamisen toisessa vaiheessa, kun nukleotidaaseiksi kutsuttu entsyymiluokka pilkkoo nukleotidit niiden sisältämiksi nukleosideiksi ja fosfaattiryhmiksi. Nukleosidit puolestaan pilkkoutuvat tämän jälkeen:

• Ruuansulatuskanavan luumenissa nukleosidaasien toimesta typpiemäksiksi ja riboosiksi (tai deoksiriboosiksi).
• Solun sisällä nukleosidifosforylaasien toimesta typpiemäksiksi ja riboosi-1-fosfaatiksi (tai deoksiriboosi-1-fosfaatiksi).

• Lindahl, T. 1993. ”DNA:n primaarirakenteen epävakaus ja hajoaminen”. Nature 362(6422): 709-715.
• Stryer, L. 1988. Biokemia, 4. painos. New York, NY: W. H. Freeman. ISBN 071671843X.
• Watson, J. D., ja Crick, F. H. C. 1953. A structure for deoxyribose nucleic acid (PDF). Nature 171: 737-738. Haettu 26. elokuuta 2007.