Guanosine is het nucleoside van de purinebase guanine en wordt gevormd door de toevoeging van de enkelvoudige suikerribose. Als deoxyribose in plaats van ribose wordt toegevoegd, is het deoxyguanosine.
Guanosine maakt deel uit van de helices en dubbele helices van RNA. De analoge deoxyguanosine maakt deel uit van het DNA. Als guanosinetrifosfaat (GTP) met drie aangehechte fosfaatgroepen is guanosine een belangrijke energieopslag en donor van fosfaatgroepen binnen de citraatcyclus in de mitochondriën van de cellen.
Wat is guanosine?
Guanosine is de nucleoside van de purinebase guanine. Het wordt gemaakt door de toevoeging van een ribosegroep via een N-glycosidebinding. In het geval van de analoog deoxyguanosine bestaat de aangehechte pentose uit de deoxyribosegroep.
Guanosine en deoxyguanosine zijn componenten van de enkele en dubbele helices van RNA en DNA. De complementaire base vormt de pyrimidinebase cytosine of zijn nucleoside cytidine en deoxycytidine, waaraan guanosine is gekoppeld als een basenpaar met een drievoudige waterstofbinding. Met extra aangehechte fosfaatgroepen vormt guanosine een belangrijk functioneel onderdeel van de zogenaamde citroenzuurcyclus binnen de ademhalingsketen als guanosinedifosfaat (GDP) en als guanosinetrifosfaat (GTP).
Het is een keten van katalytisch gecontroleerde processen binnen het energiemetabolisme die plaatsvindt in de mitochondriën van de cellen. GTP doet dienst als energieopslag en donor van fosfaatgroepen. GTP kan onder invloed van een bepaald enzym worden omgezet in cyclisch guanosinemonofosfaat door twee fosfaatgroepen af te splitsen, die een speciale rol spelen bij de overdracht van signalen binnen de cel. In een licht gewijzigde vorm neemt het GTP de transporttaken op zich van wat bekend staat als Ran-GTP voor het noodzakelijke transport van stoffen tussen de celkern en cytosol, waarbij het de celmembraan overwint.
Functie, effect en taken
De dubbele en enkele helices van het genetisch materiaal DNA en RNA bestaan uit een keten van slechts vier verschillende nucleobasen, waarvan de guanine- en adeninebasen zijn gebaseerd op het purineskelet, dat bestaat uit een vijfledige en een zesledige ring.
De twee basen cytosine en thymine belichamen pyrimidinebasen met een aromatische zesring. De nucleobase uracil moet als uitzondering worden gezien, die bijna identiek is aan thymine en de plaats inneemt van thymine in RNA. De lange ketens van de helices bestaan echter niet uit onveranderde nucleïnezuren, maar uit hun nucleotiden. De nucleobasen worden omgezet in ribosen of deoxyribosen door toevoeging van een ribosegroep (RNA) of een deoxyribosegroep (DNA), en het overeenkomstige nucleotide wordt getransformeerd door de toevoeging van een of meer fosfaatgroepen. In het geval van guanine is het guanosinemonofosfaat of deoxyguanosinemonofosfaat, dat als een schakel is opgenomen in de lange-keten-helices van RNA en DNA.
Als onderdeel van DNA en RNA speelt guanosine - net als de andere nucleotiden - geen actieve rol, maar codeert het voor de overeenkomstige eiwitten die in de cel worden gesynthetiseerd via kopieën van de DNA-streng. Guanosine speelt een actieve rol in de vorm van GTP en GDP in de citroenzuurcyclus binnen de ademhalingsketen als fosfaatgroepdonor. In de gemodificeerde vorm van guanosinemonofosfaat speelt het nucleotide ook een actieve rol en fungeert het als boodschappersubstantie voor intracellulair signaaltransport, wat vooral belangrijk is voor de anabole processen bij de eiwitsynthese. In de vorm van Ran-GTP fungeert de nucleotide als een gespecialiseerd transportmedium voor het transport van stoffen van de celkern door het kernmembraan naar het cytosol.
Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden
De chemische formule van guanosine is C10H13N5O5 en laat zien dat het nucleoside uitsluitend bestaat uit koolstof, waterstof, stikstof en zuurstof. Het zijn moleculen die op aarde in vrijwel onbeperkte hoeveelheden beschikbaar zijn. Zeldzame sporenelementen of mineralen maken geen deel uit van guanosine.
Guanosine komt - meestal in de vorm van de gelijknamige nucleotide - op enkele uitzonderingen na in alle menselijke cellen als een bestanddeel van DNA en RNA, evenals in de mitochondriën en in het cytosol van de cellen. Het lichaam is in staat om guanosine te synthetiseren in het purinemetabolisme in een zeer complex proces. De extractie van guanosine via het salvage pathway-proces heeft echter de voorkeur. Nucleobasen of nucleotiden bevattende verbindingen met een hogere waarde worden enzymatisch en katalytisch zodanig afgebroken dat nucleosiden zoals guanosine kunnen worden gerecycled.
Voor het lichaam heeft dit als voordeel dat de biochemische afbraakprocessen minder complex en daardoor minder foutgevoelig zijn en dat er minder energie, d.w.z. minder ATP en minder GTP-verbruik, plaatsvindt. De complexiteit en de snelheid waarmee guanosine en zijn mono-, di- en trifosfaten bij katalytische reacties betrokken zijn, laten geen directe uitspraak toe over een optimale concentratie in het bloedserum.
Ziekten en aandoeningen
Door de vele stofwisselingsprocessen waarbij guanosine samen met andere nucleosiden en vooral in de gefosforyleerde vorm als nucleotide betrokken is, kunnen op sommige punten in de stofwisseling functionele stoornissen optreden.
Het zijn vooral genetische defecten die ertoe kunnen leiden dat bepaalde enzymen niet aanwezig zijn of dat hun bioactiviteit wordt geremd. Een bekend X-gebonden genetisch defect leidt tot het Lesch-Nyhan-syndroom. Het syndroom veroorzaakt een storing in de bergingsroute van het purinemetabolisme, waardoor het lichaam in toenemende mate de anabole route van nieuwe synthese moet afleggen. Het genetisch defect, dat op een recessieve manier kan worden overgeërfd, leidt tot een functioneel falen van het hypoxanthine-guanine-fosforibosyltransferase (HGPRT).
Ondanks de toegenomen nieuwe synthese is er een tekort aan guanosine en zijn bioactieve derivaten. Dit houdt verband met een overmatige productie van urinezuur, wat begeleidende symptomen veroorzaakt zoals de vorming van urine- en nierstenen. De permanent verhoogde urinezuurspiegel kan leiden tot het neerslaan van urinezuurkristallen in het weefsel en pijnlijke jichtaanvallen veroorzaken. De neurologische aandoeningen, waaronder de neiging tot zelfverminking, zijn zelfs nog ernstiger.
