Nukleozid

A nukleozidok az élő sejtekben a genetikai információt közvetítő makromolekulák, a nukleinsavak szerkezeti alegységei. Egy nitrogéntartalmú bázisból állnak, amely egy öt szénatomos (pentóz) cukorhoz kapcsolódik.

A nukleozidok a nukleotidok, a DNS és az RNS nukleinsavak molekuláris építőköveinek biokémiai előanyagai. A nukleotidok a sejtek anyagcseréjében (az ATP a sejt energiapénze) és koenzimként is fontos szerepet játszanak. A nukleotidok egy vagy több foszfátcsoport nukleozidhoz történő hozzáadásával jönnek létre.

Néhány nukleozidnak fontos klinikai alkalmazása van; például a puromicin és bizonyos más antibiotikumok penészgombák vagy gombák által termelt nukleozidok.

A humán kreativitás abban is megmutatkozik, hogy a gyógyszerkutatók a természetben előforduló nukleozidok biokémiájának megértésére támaszkodva szintetikus molekulákat, úgynevezett nukleozidanalógokat tudnak létrehozni. Az antiretrovirális gyógyszerek egyik osztályát nukleozid-analóg reverz transzkriptáz-gátlóknak (NARTI-k vagy NRTI-k) nevezik. Az NRTI-k gátolják a reverz transzkriptáz, a vírus DNS-polimeráz enzim aktivitását, amelyre a HIV-nek szüksége van a szaporodáshoz. Amikor a HIV megfertőz egy sejtet, a reverz transzkriptáz a vírus egyszálú RNS genomját kétszálú vírus-DNS molekulává másolja. A vírus-DNS ezután beépül a gazdaszervezet kromoszómális DNS-ébe, ami lehetővé teszi a gazdaszervezet számára a vírus szaporodását. Az NRTI-k blokkolják a reverz transzkriptáz enzimatikus funkcióját, megszakítva a kettős szálú vírus-DNS szintézisét, és így megakadályozva a HIV szaporodását. Ahhoz, hogy beépüljenek a vírus DNS-be, az NRTI-ket a sejtben három foszfátcsoport hozzáadásával kell aktiválni, hogy NRTI-trifoszfátokat képezzenek.

A nukleozidok kémiai összetevői

A nukleozidok nitrogéntartalmú bázisa (más néven nukleobázisa) általában a purin vagy a pirimidin származéka, amelyek heterociklusos vegyületek (olyan szerves vegyületek, amelyek olyan gyűrűszerkezetet tartalmaznak, amely a szén mellett olyan atomokat tartalmaz, mint a kén, az oxigén vagy a nitrogén). A nukleozidok leggyakoribb bázisai:

• a purinok adenin és guanin;
• a pirimidinek citozin, timin és uracil.

A cukorkomponens vagy dezoxiribóz vagy ribóz. (“Deoxi” egyszerűen azt jelenti, hogy a cukorból hiányzik a ribózban, az alapvegyületben jelenlévő oxigénatom.)

Az alábbi táblázat a gyakori bázisokat és a hozzájuk tartozó nukleozidokat sorolja fel:

.

Nitrogén bázis	Nukleozid	Deoxinukleozid
Adenin	Adenozin A		Deoxyadenozin dA
Guanin	Guanozin G	Deoxyguanozin dG
Thymin	5-Metiluridin m5U	Deoxythymidin dT
Uracil	Uridin U	Deoxyuridin dU
	Citozin	Citidin C	Deoxicitidin dC

A nukleozidok nukleotid-előanyagok

A nukleotid egy nukleozid foszfátésztere. A kémiában az észterek olyan szerves vegyületek, amelyekben egy szerves csoport egy hidrogénatomot vagy több hidrogénatomot helyettesít egy oxigénsavban. Itt a nukleozid hidroxilcsoportját, amely a cukoregység 5. szénatomjához kapcsolódik, egy vagy több foszfátcsoport helyettesíti.

A nukleotidokat a bázisnak megfelelő nukleozid szerint nevezik el. Például az adenozin-trifoszfát (ATP) nukleotid az adenozin nukleozid származéka.

A nukleozidok lebomlása

A sejtben folyamatos a nukleotidok forgalma. A nukleozidok a nukleinsavlebontás második lépése során keletkeznek, amikor a nukleotidázoknak nevezett enzimek egy osztálya a nukleotidokat alkotó nukleozidokra és foszfátcsoportokra bontja. A nukleozidok viszont ezt követően lebomlanak:

• Az emésztőrendszer lumenében nukleozidázok által nitrogénbázisokra és ribózra (vagy dezoxiribózra).
• A sejtben nukleozid-foszforilázok által nitrogénbázisokra és ribóz-1-foszfátra (vagy dezoxiribóz-1-foszfátra).

• Lindahl, T. 1993. “A DNS elsődleges szerkezetének instabilitása és bomlása”. Nature 362(6422): 709-715.
• Stryer, L. 1988. Biokémia, 4. kiadás. New York, NY: W. H. Freeman. ISBN 071671843X.
• Watson, J. D., and Crick, F. H. C. 1953. A deoxiribóz nukleinsav szerkezete (PDF). Nature 171: 737-738. Retrieved August 26, 2007.