Thymine

Thymine is een van de vier nucleobasen waaruit DNA-strengen, de zetel van genetische informatie, zijn opgebouwd. De complementaire basis in de dubbele helix is ​​altijd adenine.

Chemisch gezien is het een heterocyclische aromatische verbinding met een pyrimidineskelet. Thymine is niet alleen een nucleïnezuurbasis in het DNA voor het coderen van de aminozuursequentie voor eiwitsynthese, maar speelt ook een rol in het metabolisme van het lichaam als een component van bepaalde bioactieve nucleotiden.

Wat is thymine?

De basisstructuur van thymine wordt gevormd door een heterocyclische aromatische zesring, de pyrimidine-basisstructuur. Thymine is een van de in totaal 4 nucleobasen waaruit de DNA-strengen zijn samengesteld. Strikt genomen is het de nucleotide van thymine.

Eerst wordt een deoxyribosemolecuul vastgemaakt zodat uit het nucleoside het nucleoside deoxythymidine wordt gevormd. Het nucleoside wordt vervolgens omgezet in het nucleotide deoxythymidinemonofosfaat (dTMP), deoxythymidinedifosfaat (dTDP) of deoxythymidinetrifosfaat (dTTP) door één tot drie fosfaatgroepen toe te voegen. Thymine komt normaal niet voor in RNA omdat thymine daar wordt vervangen door de nucleobase uracil. Uracil is de complementaire basis voor adenine in RNA. Thymine komt echter voor als een speciale glycoside (ribothymidine) met een aangehecht ribosemolecuul in het transfer-RNA (tRNA).

De chemische formule C5H5N2O2 laat zien dat thymine uitsluitend bestaat uit koolstof, waterstof, stikstof en zuurstof, d.w.z. stoffen die alomtegenwoordig zijn. Bij de samenstelling van thymine zijn geen zeldzame mineralen of sporenelementen betrokken. Thymine wordt bij voorkeur door het lichaam verkregen uit metaboliserende eiwitten die thymine of thymidine bevatten. Thymine kan volledig worden afgebroken tot kooldioxide en water door het metabolisme van het lichaam.

Functie, effect en taken

De hoofdtaak van thymine is om aanwezig te zijn in een van de strengen van de dubbele helix van DNA op de aangewezen locaties en om via een dubbele waterstofbinding een verbinding te vormen met het complementaire nucleobase adenine.

Voor de vervulling van zijn hoofdtaak grijpt thymine niet direct in het metabolisme in, maar bepaalt het, samen met de andere drie nucleobasen, alleen welke aminozuren in welke volgorde worden geassembleerd tot eiwitten door zijn positie op het overeenkomstige deel van de dubbele helixstreng. Na het maken van een kopie van het corresponderende deel van een DNA-basisstreng, het zogenaamde boodschapper-RNA (mRNA), wordt dit vanuit de celkern overgebracht naar het cytoplasma.

In het cytoplasma, op de ribosomen, worden de basesequenties vertaald naar het type en de volgorde van de aminozuren, die via peptidebindingen worden samengevoegd tot het beoogde eiwit. De exacte functie en taken van thymine en deoxythymidine in het metabolisme zijn niet bekend. Dierproeven hebben aangetoond dat toediening van thymidine het bloedbeeld verbetert bij pernicieuze anemie, anemie veroorzaakt door een B12-tekort. Het vitamine B12-tekort is waarschijnlijk te wijten aan een verstoring van de synthese van nucleosiden.

Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden

Het lichaam kan indien nodig zelf thymine aanmaken. Omdat de synthese echter tijdrovend en energie-intensief is, wordt het overgrote deel van de nucleïnezuurbase verkregen door een soort herverwerking van gebruikte thymine- of thymidineverbindingen of door de afbraak van eiwitten die thymine of thymidine bevatten. Deze syntheseroute staat bekend als de Salvage Pathway.

Het wordt altijd gebruikt wanneer het lichaam minder energie hoeft te gebruiken voor de afbraak van hogere moleculen dan voor biosynthese. Thymine vormt glanzende naaldvormige of prismavormige kristallen die bitter smaken en opgelost kunnen worden in heet water, maar nauwelijks in alcohol of ether. Omdat de basisstructuur van thymine uit een zesring bestaat, kan thymine voorkomen in zes verschillende tautomeren, elk met dezelfde chemische molecuulformule, maar met een andere rangschikking van de dubbele bindingen en / of de bijbehorende groepen of moleculen.

Omdat de nucleobase nauwelijks in vrije vorm in het organisme voorkomt, is er geen optimaal niveau of concentratie die als referentiewaarde voor pathologische afwijkingen en aandoeningen kan worden gebruikt. Aan de andere kant wordt thymine gebruikt als een basisgeneesmiddel voor de vervaardiging van geneesmiddelen die worden gebruikt om bepaalde virusziekten zoals aids en hepatitis B te behandelen.

Ziekten en aandoeningen

Bij het maken van kopieën van de DNA-strengen in de vorm van het aanmaken van mRNA, kunnen fouten optreden zoals een te frequente replicatie van een triplet, een sequentie van drie nucleïnezuurbasen die het type aminozuur bepalen, of een verlies van een sequentie of het leidt tot een puntmutatie met mogelijk ernstige gevolgen.

Alle problemen die ontstaan ​​bij het aanmaken van het mRNA hebben gemeen dat de fouten niet door de nucleobasen zelf worden veroorzaakt. Alleen thymine maakt echter een bepaalde uitzondering omdat het vatbaar is voor DNA-mutatie onder invloed van UV-licht. Als twee thyminebasen direct naast een DNA-streng liggen, kunnen de methylgroepen (CH3-groep) onder invloed van UV-licht (zonlicht) een stabiele binding aangaan met het naburige thymine, wat resulteert in een dimeer dat chemisch één wordt Afgeleide van cyclobutaan komt overeen. Hierdoor verandert het DNA op dit punt zodanig dat er een verkorte versie met minder DNA-basen wordt geproduceerd wanneer de DNA-streng wordt gerepliceerd.

Als er een transcriptie plaatsvindt, wordt de eerder gekopieerde fout van het mRNA vertaald in een onjuiste aminozuursequentie. Er ontstaat dan een gemodificeerd eiwit dat in het ergste geval geen biologische effectiviteit heeft of instabiel is en direct weer wordt gemetaboliseerd. Het is een genmutatie die vooral wordt gezien in huidcellen die worden blootgesteld aan direct zonlicht. Onder experts wordt daarom besproken of dergelijke dimeren huidkanker kunnen veroorzaken.