Adenine

Adenine is een heterobicyclische aromatische verbinding met een purine-ruggengraat, die als organische nucleïnezuurbasis, samen met drie andere basen, een van de basisbouwstenen vormt van genetische informatie in DNA en RNA.

Bovendien speelt adenine in de vorm van een nucleoside of nucleotide een belangrijke rol bij het metabolisme als NAD, FADH2 of ATP, vooral in de energiebalans van cellen, in de mitochondriën.

Wat is adenine

Adenine met de chemische moleculaire formule C5N5H5 bestaat uit een heterobicyclische aromatische ring (purine basisstructuur) met daaraan een aminogroep (NH2). Adenine wordt daarom ook wel genoemd Aminopurine aangewezen. Het is een bleekgele vaste stof die sublimeert bij 220 graden Celsius, d.w.z. direct overgaat in gasvormige toestand en slechts matig oplosbaar is in water.

De toevoeging van een deoxyribosesuikermolecuul verandert de adenine in deoxyadenosine, een van de 4 bouwstenen waaruit het dubbele helix-DNA bestaat. Deoxythymidine, dat wordt gevormd uit thymidine en het eveneens aangehechte deoxyribosemolecuul, dient als complementaire base. In het geval van RNA is dit een licht gewijzigd proces. Adenine wordt adenosine door de toevoeging van een D-ribosesuikermolecuul. Adenosine neemt de positie van deoxyadenosine in DNA in RNA in. De complementaire base is niet thymine, maar uracil in de vorm van uridine.

Daarnaast vormt adenosine de basisstructuur van de nucleotiden ATP, ADP en AMP, die een belangrijke rol spelen in de energiebalans van cellen. Adenosine vervult ook belangrijke functies als cofactor in een aantal enzymen, hormonen en neuromodulatoren zoals co-enzym A, NADPH en NADH.

Functie, effect en taken

Als onderdeel van een streng van de dubbele DNA-helix vormt adenosine het adenine-thymine-basenpaar (A-T) via twee waterstofbindingen met de complementaire kern thymine in de vorm van deoxythymidine. In het meestal enkelstrengs RNA heeft adenine een analoge functie; bij de vorming van de complementaire streng, het mRNA (boodschapper-RNA), is de complementaire base echter niet thymidine, maar uracil.

Als onderdeel van DNA en RNA is adenine niet direct betrokken bij metabolische processen, maar dient het alleen om aminozuursequenties te coderen voor de synthese van de overeenkomstige eiwitten in combinatie met de andere nucleobasen. Een deel van het energiemetabolisme van bijna alle cellen, de ademhalingsketen genoemd, bestaat in wezen uit een reeks oxidatie- en reductieprocessen, zogenaamde redoxprocessen. Adenosine, dat wordt gefosforyleerd om adenosinetrifosfaat (ATP) te vormen, is van centraal belang in de ademhalingsketen. ATP geeft een fosforgroep af en wordt zo adenso-indifosfaat (ADP) of adenosinemonofosfaat (AMP). Over het algemeen is het een exotherm proces dat de afbraak van koolhydraten gebruikt om energie op te wekken voor het metabolisme en b.v. B. zorgt voor spierarbeid.

Bij deze functie is adenine of adenosine direct betrokken bij chemische reacties. Een belangrijke dynamische component in de keten van redoxreacties is ook de elektronenoverdracht van elektronen gebonden aan waterstof (H) of andere elektronendragers. Ook hier zijn adenine en adenosine functionele componenten van enzymen of katalysatoren zoals nicotinediamide (NAD) en andere, die uiteindelijk de oxidatie (verbranding) van waterstof tot water afbreken in vele katalytisch gecontroleerde afzonderlijke stappen en dus beschikbaar zijn voor het metabolisme zonder verbrandingsschade te veroorzaken. .

Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden

Volgens de chemische formule C5N5H5 bestaat adenine uit de basisbouwstenen koolstof, stikstof en waterstof, die allemaal overvloedig aanwezig zijn in de natuur. Zeldzame sporenelementen of mineralen zijn niet nodig. Dienovereenkomstig is er geen reden om te vrezen voor een gebrek aan grondstoffen voor synthese, maar eerder voor een probleem in het lichaamseigen productieproces.

Omdat de synthese tijdrovend en energie-intensief is, wordt in ongeveer 90% van de gevallen dat het lichaam een ​​andere route gebruikt, adenine aangemaakt door middel van recycling. In de loop van het purinemetabolisme wordt adenine als afbraakproduct verkregen uit complexere verbindingen. Adenine wordt pas biochemisch effectief als nucleoside door de toevoeging van een molecuul deoxyribose. Dit verandert adenine in deoxyadenosine. Met een verdere toevoeging van één tot drie fosfaatresiduen, wordt het deoxyadenosine een nucleotide genaamd adenosinemonofosfaat (AMP), cyclisch adenosinemonofosfaat (cAMP), adenosinedifosfaat (ADP) of adenosinetrifosfaat (ATP).

Volgens de diverse taken van adenine en zijn biochemisch actieve manifestaties in een omgeving die overeenkomt met dynamisch veranderende behoeften en vrij adenine komt niet voor in de bloedsomloop van het lichaam, kan geen enkel adenineniveau worden gemeten. Indirecte conclusies over een intact purinemetabolisme kunnen alleen worden getrokken door bepaalde metabolische processen te observeren en te meten.

Ziekten en aandoeningen

De bekendste - de facto maar zeldzame - stofwisselingsziekte die optreedt in verband met de eigen productie van adenine door het lichaam en de bioactieve vormen ervan, is het Lesch-Nyhan-syndroom. Het is een genetisch defect op het x-chromosoom. De genmutatie leidt tot een volledig tekort aan hypoxanthine guanine fosforibosyltransferase (HGPRT).

Het ontbreken van HGPRT leidt tot een verstoring van het purinemetabolisme, waardoor de recycling van de purinebasen hypoxanthine en guanine, die normaal plaatsvindt, niet meer nodig is. In plaats daarvan wordt het lichaam gedwongen om continu adenine te produceren via neosynthese. Dit leidt tot een overmatige hoeveelheid urinezuur en het neerslaan van urinezuurkristallen, wat jicht of de vorming van urinestenen in de gewrichten kan veroorzaken. Bovendien ervaren pasgeborenen meestal mentale ontwikkelingsachterstanden en verhoogde auto-agressie.

Een andere zeldzame erfelijke ziekte is de ziekte van Huntington. Er is een genetisch defect op chromosoom 4. De basesequentie cytosine-adenine-guanine met 10 tot 30 herhalingen wordt daar meestal in een bepaald gen aangetroffen. Als er meer dan 36 van deze zogenaamde tripletherhalingen zijn als gevolg van een genmutatie, treedt de erfelijke ziekte van Huntington op. In de loop van de ziekte zijn er motorische problemen en zenuwbeschadigingen die niet te genezen zijn.