Guanosin trifosfat

Guanosin trifosfat Som nukleosid-trifosfat er adenosin-trifosfat et viktig energilager i organismen. Det gir hovedsakelig energi under anabole prosesser. Den aktiverer også mange biomolekyler.

Hva er guanosin trifosfat?

Guanosin trifosfat (GTPrepresenterer et nukleosid-trifosfat, som er sammensatt av nukleotidbase guanin, sukkerribosen og tre fosfatrester bundet til hverandre ved anhydridbindinger.

I dette tilfellet er guanin glykosidisk bundet til ribose, og ribosen blir igjen bundet til den tredobbelte fosfatresten via en forestring. Anhydridbindingen til den tredje fosfatgruppen til den andre fosfatgruppen er veldig energisk. Når denne fosfatgruppen er delt av, gir GTP mye energi for visse reaksjoner og signaloverføringer, som med den analoge forbindelsen adenosintrifosfat (ATP).GTP dannes enten ved enkel fosforylering fra BNP (guanosindifosfat) eller ved tredoblet fosforylering av guanosin.

Fosfatgruppene kommer fra både ATP og overføringsreaksjoner i sitronsyresyklusen. Råvaren guanosin er et nukleosid laget av guanin og ribose. GTP konverteres til GMP (guanosin monophosphate) ved å frigjøre to fosfatgrupper. Som et nukleotid representerer denne forbindelsen en byggestein av ribonukleinsyre. Når den er isolert utenfor kroppen, er GTP et fargeløst fast stoff. I kroppen oppfyller den mange funksjoner som energisender og fosfatleverandør.

Funksjon, effekt og oppgaver

I tillegg til den mer kjente ATP, er GTP også ansvarlig for mange energioverførende reaksjoner. Mange cellulære metabolske reaksjoner kan bare finne sted ved hjelp av energioverføring gjennom guanosintrifosfat.

Som med ATP er bindingen av den tredje fosfatresten til den andre fosfatresten meget høy i energi og sammenlignbar med dens energiinnhold. Imidlertid katalyserer GTP forskjellige metabolske veier enn ATP. GTP får sin energi fra nedbrytningen av karbohydrater og fett i sitronsyresyklusen. En energioverføring fra ATP til BNP med overføring av en fosfatgruppe er også mulig. Dette skaper ADP og GTP. Guanosin trifosfat aktiverer mange forbindelser og metabolske veier. Så det er ansvarlig for å aktivere G-proteiner. G-proteiner er proteiner som kan binde GTP.

Dette gjør dem i stand til å overføre signaler via G-protein-assosierte reseptorer. Dette er signaler for å lukte, se eller regulere blodtrykket. GTP stimulerer signaloverføring i cellen ved å hjelpe til med overføring av viktige signalstoffer eller ved å stimulere G-molekylene med energioverføring som starter en signalkaskade. Videre kan ikke biobiosyntese finne sted uten GTP. Kjedeforlengelsen av polypeptidkjeden skjer med opptak av energi som oppnås fra konvertering av GTP til BNP. Transporten av mange stoffer, inkludert membranproteiner, til membranene er også i stor grad regulert av GTP.

GTP regenererer også ADP til ATP med overføring av en fosfatrest. Den aktiverer også sukkerene mannose og fucose, og danner derved ADP-mannose og ADP-fucose. En annen viktig funksjon av GTP er dens deltakelse i konstruksjon av RNA og DNA. GTP er også viktig for transport av stoffer mellom kjernen og cytoplasma. Det skal også nevnes at GTP er startmaterialet for dannelse av syklisk GMP (cGMP).

Forbindelsen cGMP er et signalmolekyl og er blant annet ansvarlig for visuell signaloverføring. Den kontrollerer ionetransport i nyrer og tarmer. Den sender signalet for at blodkarene og bronkiene utvides. Det antas tross alt å være involvert i utviklingen av hjernefunksjon.

Utdanning, forekomst, egenskaper og optimale verdier

Guanosin trifosfat forekommer i alle celler i organismen. Det er uunnværlig som energilager, fosfatgruppebærer og byggestein for konstruksjon av nukleinsyrer. Som en del av stoffskiftet er det laget av guanosin, guanosin monofosfat (GMP) eller guanosindifosfat (BNP). GMP er et nukleotid av ribonukleinsyre. Det kan også utvinnes fra dette. Imidlertid er en ny syntese i organismen også mulig.

Binding av ytterligere fosfatgrupper til fosfatgruppen forestret på ribosen er bare mulig med energiforbruk. Anhydridbindingen til den tredje fosfatgruppen til den andre betyr spesielt en stor energiforbruk fordi det oppbygges elektrostatiske frastøtende krefter som er fordelt over hele molekylet. Det utvikles spenninger i molekylet, som ved kontakt med det tilsvarende målmolekylet overføres til det siste, og frigjør en fosfatgruppe. Konformasjonsendringer forekommer i målmolekylet, som utløser de korresponderende reaksjonene eller signalene.

Sykdommer og lidelser

Hvis signaloverføringen ikke foregår riktig i cellen, kan det føre til en rekke sykdommer. I forbindelse med funksjonen til GTP er G-proteinene av stor betydning for signaltransport.

G-proteiner representerer en heterogen gruppe proteiner som kan overføre signaler ved å binde seg til GTP. En signalkaskade utløses, som også er ansvarlig for at nevrotransmittere og hormoner blir effektive ved å legge til G-protein-assosierte reseptorer. Mutasjoner i G-proteiner eller deres tilhørende reseptorer forstyrrer ofte signaloverføring og er årsaken til visse sykdommer. For eksempel blir fibrøs dysplasi eller Albrigh bein dystrofi (pseudohypoparathyroidism) utløst av mutasjonen av et G-protein. Denne sykdommen er resistent mot parathyreoideahormon.

Det vil si at kroppen ikke reagerer på dette hormonet. Parathyroidhormon er ansvarlig for kalsiummetabolisme og beindannelse. Benstrukturforstyrrelsen fører til myxomer i skjelettmuskulaturen eller dysfunksjon i hjerte, bukspyttkjertel, lever og skjoldbruskkjertel. Ved akromegali er det derimot en motstand mot å frigjøre hormon for veksthormon, slik at veksthormonet frigjøres på en ukontrollert måte og dermed forårsaker økt vekst av lemmer og indre organer.