Nukleosid

Nukleosider är strukturella underenheter av nukleinsyror, de makromolekyler som förmedlar genetisk information i levande celler. De består av en kvävehaltig bas som är bunden till ett femkolssocker (pentosocker).

Nukleosider är de biokemiska föregångarna till nukleotider, de molekylära byggstenarna i nukleinsyrorna DNA och RNA. Nukleotider är också viktiga i cellmetabolismen (ATP är cellens energivaluta) och som co-enzymer. Nukleotider bildas genom att en eller flera fosfatgrupper läggs till nukleosiden.

Vissa nukleosider har viktiga kliniska tillämpningar; till exempel är puromycin och vissa andra antibiotika nukleosider som produceras av mögel eller svampar.

Mänsklig kreativitet visar sig också i läkemedelsforskarnas förmåga att dra nytta av förståelsen för biokemin hos naturligt förekommande nukleosider för att bygga syntetiska molekyler som kallas nukleosidanaloger. En klass av antiretrovirala läkemedel kallas nukleosidanaloga omvända transkriptashämmare (NARTI eller NRTI). NRTI:er hämmar aktiviteten hos det omvända transkriptaset, ett viralt DNA-polymerasenzym som hiv behöver för att kunna reproducera sig. När hiv infekterar en cell kopierar omvänt transkriptas virusets enkelsträngade RNA-genom till en dubbelsträngad viral DNA-molekyl. Virus-DNA:t integreras sedan i värdens kromosomala DNA, vilket gör det möjligt för värden att reproducera viruset. NRTI:er blockerar det omvända transkriptasets enzymatiska funktion, vilket stör syntesen av det dubbelsträngade virala DNA:t och därmed hindrar hiv från att föröka sig. För att införlivas i det virala DNA:t måste NRTI:erna aktiveras i cellen genom att lägga till tre fosfatgrupper för att bilda NRTI-trifosfater.

Nukleosidernas kemiska komponenter

Den kväveinnehållande basen i en nukleosid (även kallad nukleobas) är vanligtvis ett derivat av antingen purin eller pyrimidin, som är heterocykliska föreningar (organiska föreningar som innehåller en ringstruktur som utöver kol har sådana atomer som svavel, syre eller kväve). De vanligaste baserna i nukleosider är:

• Purinerna adenin och guanin;
• Pyrimidinerna cytosin, tymin och uracil.

Sockerkomponenten är antingen deoxyribose eller ribose. (”Deoxy” anger helt enkelt att sockret saknar en syreatom som finns i ribose, moderföreningen.)

Nedan följer en tabell med de vanliga baserna och deras motsvarande nukleosider:

Näringsfri bas	Nukleosid	Deoxynukleosid
Adenin	Adenosin A	Deoxyadenosin dA
Guanin	Guanosin G		Deoxyguanosin dG
Thymin	5-Metyluridin m5U	Deoxythymidin dT
Uracil	Uridin U	Deoxyuridin dU
Cytosin	Cytidin C	Deoxycytidin dC

Nukleosider är nukleotidprekursorer

En nukleotid är en fosfatester av en nukleosid. Inom kemin är estrar organiska föreningar där en organisk grupp ersätter en väteatom eller flera väteatomer i en syrgas. Här är nukleosidens hydroxylgrupp, som är knuten till kolatom 5 i sockerenheten, ersatt av en eller flera fosfatgrupper.

Nukleotider benämns enligt den nukleosid som motsvarar basen. Till exempel är nukleoiden adenosintrifosfat (ATP) ett derivat av nukleosiden adenosin.

Nukleosidernas nedbrytning

Det sker en kontinuerlig omsättning av nukleotider i cellen. Nukleosider framställs i det andra steget av nukleinsyranedbrytningen när en klass av enzymer som kallas nukleotidaser delar upp nukleotider i sina beståndsdelar nukleosider och fosfatgrupper. Nukleosiderna bryts i sin tur därefter ner:

• I matsmältningssystemets lumen av nukleosidaser till kvävebaser och ribose (eller deoxyribose).
• Inuti cellen av nukleosidfosforylaser till kvävebaser och ribose-1-fosfat (eller deoxyribose-1-fosfat).

• Lindahl, T. 1993. ”Instabilitet och sönderfall av DNA:s primära struktur”. Nature 362(6422): 709-715.
• Stryer, L. 1988. Biochemistry, 4th edition. New York, NY: W. H. Freeman. ISBN 071671843X.
• Watson, J. D., and Crick, F. H. C. 1953. A structure for deoxyribose nucleic acid (PDF). Nature 171: 737-738. Hämtad 26 augusti 2007.