Pseudouridine

Bij Pseudouridine het is een nucleoside dat een bouwsteen is van RNA. Als zodanig is het voornamelijk een onderdeel van transfer RNA (tRNA) en is het betrokken bij translatie.

Wat is pseudouridine?

Pseudouridine is een basisstof van tRNA en bestaat uit twee componenten: de nucleobase uracil en de suiker β-D-ribofuranose. Biologie noemt het ook Psi-uridine en kort het af met de Griekse letter Psi (Ψ) van.

Pseudouridine is een isomeer van het nucleoside uridine: het heeft dezelfde molecuulmassa als uridine en bestaat uit exact dezelfde bouwstenen. Het enige verschil tussen pseudouridine en uridine is hun verschillende driedimensionale structuur. Het ruimtelijke verschil tussen de twee nucleosiden is de nucleobase uracil. In het geval van uridine bestaat de centrale ring die de uracil vormt uit in totaal vier koolstofatomen, één NH-verbinding en één stikstofatoom.

In het geval van pseudouridine bestaat de centrale basisstructuur echter uit een ring van vier individuele koolstofatomen en twee NH-verbindingen. Biologie noemt pseudouridine daarom ook een natuurlijk gemodificeerd nucleoside. Het werd voor het eerst ontdekt in de jaren vijftig en is sindsdien geïdentificeerd als het meest voorkomende gemodificeerde nucleoside.

Functie, effect en taken

Als RNA-nucleobase is pseudouridine een component van transfer-RNA (tRNA). Het tRNA verschijnt in de vorm van korte ketens en functioneert als een hulpmiddel bij vertaling. Biologie beschrijft vertaling als een proces waarbij de informatie in de genen wordt vertaald naar eiwitten.

Bij mensen wordt genetische informatie voornamelijk opgeslagen in de vorm van DNA. Menselijk DNA bevindt zich in de kern van elke cel en verlaat deze niet. Pas als de cel zich deelt en de celkern oplost, beweegt het DNA zich in de rest van het cellichaam. Zodat de cel nog steeds toegang heeft tot de informatie die in het DNA is opgeslagen, maakt hij er een kopie van. Deze kopie is het boodschapper-RNA, of kortweg mRNA. Het gelijknamige verschil tussen DNA en RNA is de zuurstof die aan de ribose hecht. Nadat het mRNA uit de celkern is gemigreerd, kan de vertaling beginnen.

De twee uiteinden van het tRNA kunnen aan verschillende moleculen binden. Het ene uiteinde van het tRNA is zo ontworpen dat het exact overeenkomt met een triplet van het mRNA, d.w.z. een groep van drie opeenvolgende basen. Een geschikt aminozuur dokt aan het andere uiteinde van het tRNA. De in totaal twintig aminozuren die in de natuur voorkomen, vormen de bouwstenen voor alle bestaande eiwitten. Een triplet codeert op unieke wijze voor een specifiek aminozuur. Een ribosoom verbindt de aminozuren die zich aan het ene uiteinde van het tRNA bevinden, waardoor een lange ketting ontstaat. Deze eiwitketen vouwt vanwege zijn fysische eigenschappen en krijgt zo een karakteristieke ruimtelijke structuur.

Zowel hormonen en neurotransmitters als bouwstenen voor cellen en extracellulaire structuren bestaan ​​uit deze ketens. Wanneer het ribosoom twee naburige aminozuren met elkaar verbindt, komt het tRNA weer vrij en kan het een nieuw aminozuur opnemen en naar het mRNA transporteren. Pseudouridine verschijnt in een zijlus van het tRNA. Zonder pseudouridine zou het tRNA niet functioneel zijn en zou het organisme geen basismicroprocessen kunnen uitvoeren.

Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden

De molecuulformule voor pseudouridine is C9H12N2O6. Pseudouridine bestaat uit de suikerribose en de nucleobase uracil. Uracil vervangt de base thymine in ribonucleïnezuur (RNA), dat alleen wordt aangetroffen in deoxyribonucleïnezuur (DNA). De andere drie basen van menselijke nucleïnezuren zijn adenine, guanine en cytosine; ze komen zowel in DNA als in RNA voor.

De suikerribose heeft een basisstructuur die bestaat uit vijf koolstofatomen. Daarom noemt de biologie het ook wel een pentose. Ribose speelt niet alleen een rol als onderdeel van de chromosomen; het komt bijvoorbeeld ook voor in de energieleverancier ATP en fungeert als een secundaire boodschappersubstantie bij sommige neuronale en hormonale processen. Het menselijk lichaam gebruikt een enzym genaamd pseudouridinesynthase om pseudouridine te synthetiseren. Bij bepaalde ziekten kan dit proces worden verstoord. Het resultaat zijn ziekten die typisch verschillende orgaansystemen kunnen aantasten.

Ziekten en aandoeningen

In de mitochondriën wordt pseudouridine ook in het tRNA aangetroffen. Mitochondriën zijn organellen die fungeren als kleine krachtpatsers in cellen. Ze hebben hun eigen genetische aanleg en worden via de eicel van moeders op hun kinderen overgedragen.

Bij myopathie met melkzuuracidose en sideroblastaire anemie is er een verstoring van pseudoruridinesynthase. Deze ziekte is een spierziekte die gepaard gaat met bloedarmoede. Vermoedelijk verhindert een mutatie de juiste vorming van het pseudouridinesynthase. Als gevolg hiervan kan het lichaam defect tRNA produceren dat verschilt van het gezonde tRNA. Bij deze vorm van metabole myopathie veroorzaakt het abnormale tRNA bewegingsintolerantie bij kinderen en bloedarmoede tijdens de adolescentie. Het komt echter zeer zelden voor. Pseudouridine kan ook betrokken zijn bij aandoeningen van de ogen, nieren en andere orgaansystemen.

Recent onderzoek geeft bijvoorbeeld aan dat de concentratie van pseudouridine geschikt is als marker voor de nierfunctie. Artsen hebben tot nu toe vooral het creatinegehalte als marker gebruikt. Het nadeel van deze methode is echter dat het creatinegehalte erg foutgevoelig is: het hangt bijvoorbeeld ook af van de hoeveelheid spiermassa. Pseudouridine en C-mannosyl-tryptofaan zijn vrij van deze invloed en zouden daarom in de toekomst creatine kunnen vervangen als marker voor de nierfunctie (Sekula et al., 2015).