Queuine - Queuine

Queuine
Queuine.svg
Jména
Ostatní jména
7 - (((4,5-cis-dihydroxy-2-cyklopenten-l-yl) amino) methyl) -7-deazaguanin
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChemSpider
PletivoQueuine
Vlastnosti
C12H15N5Ó3
Molární hmotnost277.284 g · mol−1
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Queuine (/kjuːiːn/) (Q) je hypermodifikovaný nukleobáze nalezen v prvním (nebo viklat ) pozice antikodon z tRNA specifické pro Asn, Asp, His a Tyr eukaryoty a prokaryoty.[1]

The nukleosid queuine je queuosin. Queuine se nenachází v tRNA archaea; avšak příbuzný derivát 7-deazaguaninu, jehož nukleosidem je archeosin, se vyskytuje v různých pozicích tRNA, v dihydrouridinové smyčce a v tRNA s více specificitami.

Historie a pojmenování

V roce 1967 bylo objeveno, že čtyři výše zmíněné tRNA obsahovaly dosud neznámý nukleosid, který byl označen jako „Nucleoside Q“. Tento název zůstal používán po většinu práce charakterizující sloučeninu, poté bylo navrženo, že jeho obecný název by měl být založen na zvuku písmene Q - čímž se analogicky k „queuine“ guanin a další nukleové báze a "queuosin" analogicky k guanosin a další nukleosidy.[2]

Biosyntéza a funkce

Ačkoli se queuosin nachází v tRNA téměř všech eukaryotických organismů, je produkován výhradně bakteriemi; vyšší organismy musí získat queuin ze stravy nebo jej zachránit ze symbiotických mikrobů - což je proces, pro který existuje speciální enzymatický aparát.[3] Jako takový byl queuin popsán jako vitamin.[4] Protože to může být generováno z guaninu některými druhy v člověku mikrobiom, jeho status vitaminu může být obdobný jako u Kyselina 4-aminobenzoová „podmíněný“ vitamin, který je ve stravě nezbytný pouze v případě, že mikrobiom neprodukuje dostatečné množství. Od roku 2019 nejsou požadavky na lidskou frontu dobře pochopeny a prevalence nedostatku fronty u lidí není známa.[5]

Jakmile je zachráněn, nahradí queuin guaninovou bázi v antikodonu určitých tRNA, kde se zdá, že hraje roli při zajišťování rychlého a přesného rozpoznání odpovídajících mRNA „kodony. Při absenci modifikace queuosinu se translace v kodonech dekódovaných Q zpomalí do té míry, že mnoho proteinů se nemůže správně složit.[6] Tato biomolekulární "dopravní zácpa" spouští rozvinutá proteinová odpověď, charakteristický znak různých neurodegenerativních onemocnění.

Role v recyklaci biopterinů a biosyntéze neurotransmiterů

Účinky nedostatku queuinu byly studovány u zvířat bez choroboplodných zárodků, která nemají střevní mikrobiotu. Po odstranění veškerého queuinu ze stravy myši bez choroboplodných zárodků ztrácejí schopnost přeměňovat dietní aminokyselinu fenylalanin do tyrosin – Fenotyp napodobující lidskou nemoc fenylketonurie.[7]

Další vyšetřování tohoto účinku odhalilo, že jde o důsledek narušeného tetrahydrobiopterin (BH4) regenerace. BH4 je kofaktorem pro biopterin-dependentní aromatická aminokyselina hydroxyláza enzymy, které katalyzují přeměnu fenylalanin na tyrosin, tyrosin na L-DOPA, a tryptofan na 5-HTP, oxidující BH4 na dihydrobiopterin (BH2) v průběhu. BH2 poté musí být převedeny zpět na BH4 enzymem dihydropteridin reduktáza před opětovným použitím. Zdá se, že vyčerpání fronty zhoršuje tento „recyklační“ proces, což vede k deficitu BH4 a přebytek BH2, což zase zhoršuje aktivitu enzymů aromatických aminokyselin hydroxylázy.[8]

Protože tyto enzymy hrají rozhodující roli v biosyntéze neurotransmiterů serotonin, melatonin, dopamin, norepinefrin, a epinefrin, problémy s metabolizmem biopterinů jsou již dlouho považovány za slibný kandidát na vysvětlení původu některých psychiatrických poruch charakterizovaných nerovnováhou v těchto neurotransmiterech, včetně Deprese a schizofrenie. Řada studií naznačuje, že tyto poruchy jsou skutečně spojeny s narušeným metabolismem biopterinů.[9][10]Jelikož se queuine jeví jako nezbytný pro udržení adekvátní BH4 hladiny, nedostatek queinu - vyplývající z narušení mikrobiomu faktory, jako jsou antibiotika - byl navržen jako možná příčina duševních chorob souvisejících s nerovnováhou těchto neurotransmiterů.[5]

Role v rakovině

Ačkoli obecný stav replikace queuinu nebyl u lidí studován, studie rakovinné tkáně zjistily jednotný trend deficitu queuinu u rakoviny plic, vaječníků a lymfatického systému.[11] V jedné studii u pacientů s rakovinou plic byl nedostatek queuosinu v tRNA nádorové tkáně spojen s horší pravděpodobností přežití čtyři roky po biopsii. [12] Předpokládá se, že tuto korelaci lze připsat snížené aktivitě tRNA guanin transglykosylázy, enzymu, který v tRNA nahrazuje guanin queuinem.[13]

Reference

  1. ^ Farkas, Walter R. (1983). "Queuine, Q-obsahující tRNA a enzymy odpovědné za jejich vznik". Nukleosidy a nukleotidy. 2: 1–20. doi:10.1080/07328318308078845.
  2. ^ Nishimura, Susumu; et al. (1983). Cohn, Waldo (ed.). Pokrok ve výzkumu nukleových kyselin a molekulární biologie. 28. 111 Fifth Avenue, New York, New York 10003: Academic Press, Inc. s. 50–80. ISBN  0-12-540028-4.CS1 maint: umístění (odkaz)
  3. ^ Zallot, Rémi; et al. (15. srpna 2014). „Rostlinné, živočišné a houbové mikroživiny queuosin jsou zachráněny členy rodiny proteinů DUF2419“. ACS Chemická biologie. 9 (8): 1812–1825. doi:10.1021 / cb500278k. PMC  4136680. PMID  24911101.
  4. ^ Ames, Bruce (23. října 2018). „Prodlužování zdravého stárnutí: vitamíny a bílkoviny pro dlouhověkost“. Sborník Národní akademie věd. 115 (43): 10836–10844. doi:10.1073 / pnas.1809045115. PMC  6205492. PMID  30322941.
  5. ^ A b Skolnick, Stephen; Greig, Nigel (1. března 2019). „Mikroby a monoaminy: Potenciální neuropsychiatrické důsledky dysbiózy“. Trendy v neurovědách. 42 (3): 151–163. doi:10.1016 / j.tins.2018.12.005. PMID  30795845. Citováno 6. května 2020.
  6. ^ Tuorto, Francesca; et al. (14. září 2018). „Queuosinem modifikované tRNA zajišťují nutriční kontrolu translace proteinů“. EMBO J.. 37 (18): e99777. doi:10.15252 / embj.201899777. PMC  6138434. PMID  30093495.
  7. ^ Marks, T .; Farkas, Walter (13. ledna 1997). "Účinky stravy s nedostatkem tyrosinu a queuinu na bezmikrobní myši". Biochem. Biophys. Res. Commun. 230 (2): 233–237. doi:10.1006 / bbrc.1996.5768. PMID  9016755.
  8. ^ Rakovich, Tatsiana; et al. (12. dubna 2011). „Nedostatek queuosinu v eukaryotech ohrožuje produkci tyrosinu zvýšenou oxidací tetrahydrobiopterinu“. Journal of Biological Chemistry. 286 (22): 19354–19363. doi:10.1074 / jbc.M111.219576. PMID  9016755.
  9. ^ Abou-Saleh, M. T.; et al. (1. října 1995). „Úloha pterinů v depresi a účinky antidepresivní terapie“. Biologická psychiatrie. 38 (7): 458–463. doi:10.1016 / 0006-3223 (94) 00323-U. PMID  8672606. Citováno 6. května 2020.
  10. ^ Teraishi, T .; et al. (Duben 2018). „13C-fenylalaninový dechový test a biopterin v séru u schizofrenie, bipolární poruchy a závažné depresivní poruchy“. Journal of Psychiatric Research. 99: 142–150. doi:10.1016 / j.jpsychires.2018.01.019. PMID  29454221.
  11. ^ Dirheimer, G .; et al. (1995). „Změny v modifikacích tRNA, zejména jejich obsahu ve frontě u vyšších eukaryot. Jeho vztah k hodnocení malignity“. Biochimie. 77 (1–2): 99–103. doi:10.1016/0300-9084(96)88111-9. PMID  7599283. Citováno 6. května 2020.
  12. ^ Huang, Biing-Shiun; et al. (Září 1992). „Vztah obsahu Queuinu v přenosu ribonukleových kyselin k histopatologickému hodnocení a přežití u rakoviny plic u člověka“. Výzkum rakoviny. 52 (17): 99–103. doi:10.1016/0300-9084(96)88111-9. PMID  7599283. Citováno 6. května 2020.
  13. ^ Pathak, Chandramani; et al. (22. listopadu 2005). „Hypomodifikace transferové RNA u rakoviny s ohledem na queuosin“. RNA Biology. 2 (4): 143–148. doi:10,4161 / rna.2.4.2417. PMID  17114931. Citováno 6. května 2020.

externí odkazy