Nukleosid vždy sestává z nukleové báze navázané na monosacharid želatina nebo deoxyribóza N-glykosidovou vazbou. Všech 5 nukleových základy - stavební kameny dvojitých a jednoduchých šroubovic DNA a RNA - lze enzymaticky převést na nukleosidy. Některé glykosidy mají fyziologický význam jako např adenosin, což je základní stavební kámen pro ADP a ATP v buňce energetický metabolismus.
Co jsou to nukleosidy?
Dvojité šroubovice DNA a jednotlivé šroubovice RNA jsou tvořeny ze sekvencí pouze pěti různých nukleových kyselin základy ve formě nukleotidů. Všech pět nukleových základy, z nichž adenin a guanin jsou základní strukturou založenou na pětičlenných a šestičlenných kruzích purinu a cytosin, thymin a uracil jsou založeny na aromatickém šestičlenném kruhu pyrimidinu, mohou kombinovat N-glykosidicky s monosacharidem želatina a deoxyribóza. Hydroxylová skupina (-OH) na C atomu 1 pentózy reaguje s aminoskupinou (-NH2) nukleové báze za vzniku a odštěpení molekuly H2. Když želatina nebo je připojen deoxyribózový zbytek, je převeden adenin adenosin nebo deoxyadenosin. Podobně se purinová báze guanin převádí na guanosin, respektive deoxyguanosin. Tři purinové báze, thymin, cytosin a uracil, se přeměňují na thymidin, cytidin a uridin přidáním ribózového zbytku, nebo pokud je přidán prefix „deoxy-“ cukr zbytek sestává z deoxyribózy. Kromě toho existuje velké množství modifikovaných nukleosidů, z nichž některé hrají roli při přenosu DNA (tDNA) a ribozomální RNA (rRNA). Uměle vyráběné, modifikované nukleosidy, takzvané nukleosidové analogy, působí částečně jako antivirotika a používají se konkrétně k boji proti retrovirům. Některé nukleosidové analogy vykazují cytostatickou aktivitu, takže se používají k boji proti určitým rakovina buňky.
Funkce, akce a role
Jednou z nejdůležitějších funkcí pěti základních nukleosidů je převod na nukleotidy přidáním a fosfát seskupit do pentózy a jako nukleotidy vytvořit stavební kameny DNA a RNA. V modifikované formě některé nukleosidy také provádějí úkoly při katalýze určitých metabolických procesů. Například takzvaný „aktivní methionin„(S-adenosyl-methionin) slouží jako dárce methylových skupin. V některých případech fungují nukleosidy také ve své nukleotidové formě jako stavební bloky koenzymů přenášejících skupiny. Mezi příklady patří riboflavin (vitamín B2), který slouží jako předzvěst mnoha koenzymů a hraje tak ústřední roli v mnoha metabolických procesech. Při dodávce energie buňkám adenosin hraje velmi důležitou roli jako adensindifosfát (ADP) a jako adenosintrifosfát (ATP). ATP lze popsat jako univerzální nosič energie a slouží také jako fosfát dárce v mnoha metabolických procesech, které zahrnují fosforylaci. Guanosin trifosfát (GTP) je nosičem energie v tzv. Citrátovém cyklu mitochondrie. Nukleotidy jsou také složkami koenzymu A a vitamin B12. Nukleosidy uridin a cytidin se používají v kombinaci jako drogy k léčbě nervový zánět a svalová onemocnění. Například se droga používá pro nervový kořen zánět páteře a ústřel. Modifikované nukleosidy, tzv. Nukleosidové analogy, vykazují v některých případech virostatické účinky proti retrovirům. Používají se v drogy například proti opar simplexní virus a HIV viry. Další nukleosidové analogy s cytostatickou aktivitou hrají roli v rakovina léčba.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty
Nukleosidy jsou složeny výhradně z uhlík, vodík, kyslík, a dusík. Všechny látky jsou hojné prakticky všude na Zemi. Stopové prvky a vzácné minerály nejsou potřebné pro tvorbu nukleosidů. Tělo však nesyntetizuje nukleosidy od nuly, protože syntéza je složitá a energeticky náročná. Lidské tělo se proto ubírá opačnou cestou a získává nukleosidy hlavně z degradačních procesů v intermediárním metabolismu purinu a pyrimidinu (záchranná cesta). Nukleosidy se účastní různých enzymaticko-katalytických metabolických procesů v čisté formě nebo ve fosforylované formě jako nukleotidy. Za zmínku stojí zejména funkce adenosinu ve formě ATP a ADP v takzvaném respiračním řetězci. Nukleotid guanin trifosfát hraje klíčovou roli v takzvaném citrátovém cyklu. V cyklech probíhají procesy uvnitř mitochondrie buněk. Vzhledem k tomu, že nukleosidy jsou téměř vždy přítomny ve velkých množstvích ve vázané formě nebo jako funkční nosiče prakticky ve všech buňkách těla, neexistuje žádný obecný limit nebo směrná hodnota pro optimální koncentrace. Stanovení koncentrace specifických nukleosidů nebo nukleotidů v krev plazma může být užitečná pro diagnózy a diferenciální diagnózy.
Nemoci a poruchy
Nukleosidy jsou aktivní součástí mnoha metabolických procesů a jejich funkce lze jen zřídka považovat za izolované. Poruchy obvykle zahrnují složité enzymaticko-katalytické procesy, které jsou přerušeny nebo inhibovány na konkrétních místech, což vede k odpovídajícím příznakům. Nemoci, které způsobují metabolické abnormality nukleosidů, obvykle zahrnují také metabolismus purinu nebo pyrimidinu, protože pět základních nukleosidů nese buď purinový nebo pyrimidinový páteř. Známá porucha metabolismu purinů je způsobena známým Lesch-Nyhanovým syndromem, dědičným onemocněním, které způsobuje nedostatek hypoxanthin-guanin fosforibosyltransferázy (HGPRT). Nedostatek enzymů zabraňuje recyklaci určitých nukleových bází, což vede ke kumulativní akumulaci hypoxantinu a guaninu. To se zase spustí hyperurikémie, zvýšené kyselina močová úroveň, která vede k dna. Vyvýšený kyselina močová úroveň vede k vkladům na klouby a pláště šlach, které mohou způsobit bolestivé příznaky. Velmi vzácné dědičné onemocnění se projevuje nedostatkem adenylosukcinát lyázy, což vede k problémům v metabolismu purinů. Nemoc způsobuje svalové záškoláctví a opožděný vývoj plodu s těžkým průběhem.
