Uracil is een nucleïnezuurbase die een basenpaar vormt met adenine in het RNA en de tegenhanger vormt van de vergelijkbaar gestructureerde thymine in het DNA.
Uracil is een aromatische, heterocyclische verbinding met een zesring bestaande uit een gemodificeerd pyrimidineskelet. In RNA is uracil aanwezig in de vorm van uridine, d.w.z. als een nucleoside dat via een n-glycosidebinding aan een ribosemolecuul is gekoppeld en net als thymine twee waterstofbindingen vormt met de complementaire base adenine.
Wat is uracil
Uracil is een van de vier nucleobasen die de RNA-strengen van het genoom vormen. Uracil vervangt de op dezelfde manier samengestelde nucleobase thymine van DNA.
Uracil is een heterocyclische, aromatische verbinding met een gemodificeerde zesledige pyrimidinering als basisstructuur. In het RNA is uracil aanwezig als een nucleoside, uridine genaamd. Uridine vormt - net als thymidine in DNA - twee waterstofbruggen met de complementaire base adenine. De chemische formule C4H4N2O2 laat zien dat uridine uitsluitend bestaat uit koolstof, waterstof, stikstof en zuurstof. Voor biosynthese zijn geen zeldzame mineralen of sporenelementen nodig.
Net als bij de andere nucleobasen waaruit het genoom bestaat, is het lichaam in staat uracil te synthetiseren, maar het geeft er de voorkeur aan uracil te verkrijgen uit recyclingprocessen en uit de afbraak van bepaalde eiwitten, uracil genaamd in zijn zuivere vorm of aanwezig in de nucleosidische vorm als uridine of zelfs in de gefosforyleerde vorm van uridine. Uridine kan worden gefosforyleerd met één tot drie fosfaatgroepen om uridine mono- (UMP), uridine di (UDP) of uridine trifosfaat (UTP) te vormen. In het lichaam komt uridine voornamelijk voor als een bestanddeel van RNA of in de gefosforyleerde vorm van uridine.
Functie, effect en taken
De belangrijkste functie van uracil is om zijn respectieve positie in te nemen op de beoogde locaties in de basisstrengen van het RNA en om tijdens de transcriptie- of translatiefase via een dubbele waterstofbinding verbinding te maken met het complementaire nucleobase-adenine.
Dit is een van de vele voorwaarden voor de juiste codering van de corresponderende RNA-basisstreng en leidt na de complementaire kopie door zogenaamd boodschapper-RNA (mRNA) tot de synthese van de genetisch beoogde eiwitten met betrekking tot de selectie en volgorde van de aminozuren. Eiwitten bestaan uit een reeks van bepaalde proteïnogene aminozuren die via peptidebindingen met elkaar verbonden zijn. Structureel zijn dit Polypeptiden, die eiwitten of eiwitten worden genoemd uit een aantal van 100 of meer betrokken aminozuren.
In feite betekent dit dat de hoofdtaak van uracil of uridine - net als die van de andere nucleobasen - een passieve rol speelt. Uracil is niet actief betrokken bij biochemische conversieprocessen. Een mogelijke rol van uridine of uridine gefosforyleerd met één tot drie fosfaatgroepen als component van enzymen of hormonen is niet bekend.
Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden
In principe is het lichaam in staat zelf uracil te synthetiseren. Er zijn geen zeldzame basisstoffen nodig. De synthese is echter complex en vereist veel energie, zodat het lichaam uracil en uridine het liefst verkrijgt door middel van katalyse, door afbraak en hermodellering van andere stoffen die een pyrimidineskelet bevatten.
Deze speciale manier om uracil te verkrijgen, die het lichaam ook de voorkeur geeft voor de bioactieve productie van de andere nucleïnezuren, wordt de Salvage Pathway genoemd. De term kan vrij vertaald worden als recycling en terugwinning. Omdat de basisstructuur van uracil uit een heterocyclische zesring bestaat, zijn zes verschillende tautomeren mogelijk, die verschillen in de rangschikking van de moleculen of moleculaire groepen op de zesring. In de dioxovorm met twee zuurstofatomen zonder OH-groep vormt uracil een wit poeder dat pas smelt bij een temperatuur van 341 graden Celsius. Het belang van de individuele tautomeren in het metabolisme is niet bekend.
De nucleobase komt niet in vrije vorm voor in het lichaam, maar alleen in een geïntegreerde, gefosforyleerde vorm of als onderdeel van het RNA. Een optimale concentratie van uracil of uridine of een referentiewaarde voor de definitie van een normaal bereik bestaat niet. Omdat uracil uitsluitend uit koolstof, zuurstof en waterstof bestaat, kan het lichaam de verbinding volledig afbreken tot kooldioxide, ammoniumionen en oxopropaanzuur en het afvoeren zonder residu achter te laten, of de vrijgekomen moleculaire groepen gebruiken om andere stoffen op te bouwen.
Ziekten en aandoeningen
Een van de belangrijkste gevaren die zich voordoen in verband met uracil als een geïntegreerd onderdeel van RNA, is het onjuist kopiëren van de DNA- of RNA-strengen, wat in de volgende stappen leidt tot een onjuiste synthese van de beoogde eiwitten.
Onjuiste herhalingssequenties van bepaalde nucleïnezuur tripletten, weglatingen of andere fouten resulteren in onbedoelde aminozuren en / of aminozuren in de verkeerde volgorde die aan elkaar worden geregen via peptidebindingen. Als het lichaam de storing niet met zijn eigen herstelmogelijkheden kan verhelpen, ontstaan er biochemisch inactieve eiwitten of onstabiele verbindingen die door het lichaam worden afgebroken en weer gemetaboliseerd. Dergelijke fouten zijn echter niet het gevolg van actieve tussenkomst van de nucleobasen. Uracil is belangrijk als grondstof voor een medicijncombinatie met tegafur, een cytostatisch middel voor de behandeling van darmkanker.
Uracil ondersteunt het effect van het cytostaticum omdat het de afbraak ervan remt en zo de werkingstijd van het cytostaticum verlengt. In andere geneesmiddelcombinaties worden uracil-derivaten zoals 5-fluor-uracil en deoxyuridine gebruikt als remmers van het foliumzuurmetabolisme bij gevorderde colorectale kanker. Cytostatica remmen de groei en vermenigvuldiging van cellen, maar niet alleen de vermenigvuldiging van bepaalde kankercellen, maar ook de cellen van gezond weefsel, zodat bij gebruik ongewenste bijwerkingen een uitdaging vormen.
