Nukleozyd

Nukleozydy są strukturalnymi podjednostkami kwasów nukleinowych, makrocząsteczek przenoszących informację genetyczną w żywych komórkach. Składają się one z zasady zawierającej azot połączonej z pięciowęglowym (pentozowym) cukrem.

Nukleozydy są biochemicznymi prekursorami nukleotydów, cząsteczkowych elementów składowych kwasów nukleinowych DNA i RNA. Nukleotydy są również ważne w metabolizmie komórkowym (ATP jest walutą energetyczną komórki) oraz jako koenzymy. Nukleotydy są tworzone przez dodanie jednej lub więcej grup fosforanowych do nukleozydu.

Niektóre nukleozydy mają ważne zastosowania kliniczne; na przykład puromycyna i niektóre inne antybiotyki są nukleozydami produkowanymi przez pleśnie lub grzyby.

Ludzka kreatywność przejawia się również w zdolności badaczy leków do czerpania ze zrozumienia biochemii naturalnie występujących nukleozydów w celu zbudowania syntetycznych cząsteczek zwanych analogami nukleozydów. Jedna klasa leków antyretrowirusowych nosi nazwę analogów nukleozydowych inhibitorów odwrotnej transkryptazy (NARTIs lub NRTIs). NRTI hamują aktywność odwrotnej transkryptazy, wirusowego enzymu polimerazy DNA, który jest potrzebny wirusowi HIV do rozmnażania się. Kiedy HIV infekuje komórkę, odwrotna transkryptaza kopiuje jednoniciowy genom RNA wirusa do dwuniciowej cząsteczki wirusowego DNA. Wirusowe DNA jest następnie integrowane z chromosomalnym DNA gospodarza, co umożliwia mu rozmnażanie wirusa. NRTI blokują enzymatyczną funkcję odwrotnej transkryptazy, zaburzając syntezę dwuniciowego wirusowego DNA i w ten sposób uniemożliwiając namnażanie się wirusa HIV. W celu włączenia do wirusowego DNA, NRTI muszą być aktywowane w komórce przez dodanie trzech grup fosforanowych w celu utworzenia trifosforanów NRTI.

Składniki chemiczne nukleozydów

Zawierająca azot zasada nukleozydu (zwana również nukleobazą) jest zazwyczaj pochodną puryny lub pirymidyny, które są związkami heterocyklicznymi (związki organiczne zawierające strukturę pierścienia, który oprócz węgla ma takie atomy jak siarka, tlen lub azot). Najczęstszymi zasadami w nukleozydach są:

• Puryny adenina i guanina;
• Pirymidyny cytozyna, tymina i uracyl.

Składnikiem cukrowym jest albo deoksyryboza, albo ryboza. („Deoksy” oznacza po prostu, że w cukrze brakuje atomu tlenu obecnego w rybozie, związku macierzystym.)

Poniżej znajduje się tabela z wykazem wspólnych zasad i odpowiadających im nukleozydów:

.

.

.

Zasada azotowa	Nukleozyd	Deoksynukleozyd
Adenina	Adenozyna A	. Deoxyadenosine dA
Guanine	Guanosine G	Deoksyguanozyna dG
Tymina	5-.Metylurydyna m5U	Deoksytymidyna dT
Uracyl	Urydyna U	Deoksyurydyna dU
. Cytozyna	Cytidyna C	Deoksycytydyna dC

Nukleozydy są prekursorami nukleotydów

Nukleotyd jest estrem fosforanowym nukleozydu. W chemii, estry są związkami organicznymi, w których grupa organiczna zastępuje atom wodoru lub wiele hydrogenów w kwasie tlenowym. Tutaj grupa hydroksylowa nukleozydu, przyłączona do atomu węgla 5 jednostki cukrowej, jest zastąpiona przez jedną lub więcej grup fosforanowych.

Nukleotydy są nazwane zgodnie z nukleozydem, który odpowiada podstawie. Na przykład, nukleotyd adenozynotrójfosforan (ATP) jest pochodną nukleozydu adenozyny.

Rozkład nukleozydów

W komórce zachodzi ciągły obrót nukleotydami. Nukleozydy są uzyskiwane w drugim etapie degradacji kwasów nukleinowych, kiedy klasa enzymów zwanych nukleotydazami rozdziela nukleotydy na ich składowe nukleozydy i grupy fosforanowe. Nukleozydy z kolei są następnie rozkładane:

• W świetle układu pokarmowego przez nukleozydazy do zasad azotowych i rybozy (lub deoksyrybozy).
• Wewnątrz komórki przez fosforylazy nukleozydowe do zasad azotowych i rybozy-1-fosforanu (lub deoksyrybozy-1-fosforanu).

• Lindahl, T. 1993. „Instability and Decay of the Primary Structure of DNA.” Nature 362(6422): 709-715.
• Stryer, L. 1988. Biochemia, 4th edition. New York, NY: W. H. Freeman. ISBN 071671843X.
• Watson, J. D., and Crick, F. H. C. 1953. A struktura dla kwasu nukleinowego deoksyrybozy (PDF). Nature 171: 737-738. Retrieved August 26, 2007.