Caractéristiques, structure et applications nucléosidiques

Les nucléosides Ils sont un large groupe de molécules biologiques formées par une base d'azote et un sucre à cinq carbone, rejoints de manière covalente. En termes de structures, ils sont très divers.

Ce sont les précurseurs de la synthèse des acides nucléiques (ADN et ARN), un événement fondamental pour le contrôle du métabolisme et de la croissance de tous les êtres vivants. Ils participent également à plusieurs processus biologiques, modulant certaines activités du système nerveux, musculaire et cardiovasculaire, entre autres.

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De nos jours, les nucléosides modifiés sont utilisés comme thérapie antivirale et anticancéreuse grâce à leur propriété de blocage de la réplication de l'ADN.

Il est important de ne pas confondre le terme nucléoside avec nucléotide. Bien que les deux éléments semblent structurellement, car ils sont formés par des monomères d'acide nucléique, les nucléotides ont un ou plusieurs groupes de phosphate supplémentaires. C'est-à-dire qu'un nucléotide est un nucléoside avec un groupe phosphate.

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Caractéristiques

Les nucléosides sont des molécules formées par les blocs structurels des acides nucléiques. Ils ont un faible poids moléculaire, étant dans un intervalle entre 227,22 à 383.31 g / mol.

Grâce à la base d'azote, ces structures réagissent sous forme de bases avec des valeurs de PKA entre 3,3 et 9,8.

Structure

La structure des nucléosides comprend une base d'azote des États-Unis au moyen d'une liaison covalente à cinq sucre en carbone. Ensuite, nous explorerons ces composants approfondis.

Base d'azote

Le premier composant - la base d'azote, également appelée nucléobase - Il s'agit d'une molécule aromatique plate qui contient de l'azote dans sa structure, et peut être une purine ou une pyrimidine.

Les premiers sont formés par deux anneaux fusionnés: l'un des six atomes et un autre des cinq. Les pyrimidines sont plus petites et formées par un seul anneau.

Pentosa

La deuxième composante structurelle est un pentose, qui peut être un ribose ou un désoxyribose. Le ribose est un sucre "normal" où chaque atome de carbone est lié à un d'oxygène. Dans le cas du désoxyribose, le sucre est modifié, car il n'a pas d'atome d'oxygène dans le carbone 2 '.

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Lien

Dans tous les nucléosides (et aussi dans les nucléotides), nous trouvons naturellement le lien entre les deux molécules de type β-n-glycosidique et résiste à la clivaje alcaline.

Le carbone 1 'de sucre est lié à l'azote 1 de pyrimidine et d'azote 9 de purine. Comme nous le voyons, ce sont les mêmes composants que nous trouvons dans les monomères qui forment des acides nucléiques: les nucléotides.

Nucléosides modifiés

Jusqu'à présent, nous avons décrit la structure générale des nucléosides. Cependant, il y en a avec certaines modifications chimiques, la plus courante étant l'union d'un groupe méthyle avec la base d'azote. Les métilations en portion de glucides peuvent également se produire.

D'autres modifications moins fréquentes incluent l'isomérisation, par exemple à partir de la pseudouridine uridine; perte d'hydrogènes; acétylation; formilation; et hydroxylation.

Classification et nomenclature

Selon les composants structurels du nucléoside, une classification des ribonucléosides et des désoxynucléosides a été établie. Dans la première catégorie, nous trouvons des nucléosides dont la purine ou la pyrimidine est liée à un ribose. De plus, les bases d'azote qui les forment sont l'adénine, la guanine, la cytosine et l'uracile.

Dans les désoxynucléosides, la base azotée est ancrée pour le désoxyribose. Les bases que nous trouvons sont les mêmes que dans les ribonucléotides, à l'exception que l'uracile pyrimidine est remplacée par un timin.

De cette façon, les ribonucléosides sont nommés en fonction de la base d'azote contenant la molécule, établissant la nomenclature suivante: adénosine, cidine, uridine et guanosine. Pour identifier des désoxynucléosides, le préfixe dex- est ajouté, à savoir: la désoxyadénosine, la dexyxicitidine, la désoxyuridine et la désoxygiganosine.

Comme mentionné ci-dessus, la différence fondamentale entre un nucléotide et un nucléoside est que le premier possède un groupe de phosphate de carbone (3'-nucléotide) ou de carbone (5'-nucléotide) ou de carbone (5'-nucléotide) ou de carbone (5'-nucléotide). Ainsi, en termes de nomenclature, nous pouvons constater qu'un synonyme du premier cas est un nucléoside-5'-phosphate.

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Fonctions biologiques

Blocs structurels

Les nucléosides en trois phases (c'est-à-dire avec trois phosphates dans leur structure) sont la matière première pour la construction d'acides nucléiques: ADN et ARN.

Stockage d'Energie

Grâce aux liaisons énergiques élevées qui gardent les groupes de phosphate ensemble, ce sont des structures qui stockent facilement la disponibilité d'énergie adéquate pour la cellule. L'exemple le plus célèbre est l'ATP (Adenosín Triffosphate), mieux connu sous le nom de "monnaie énergétique cellulaire".

Hormones locales

Les nucléosides propres (sans groupes de phosphate dans leur structure) n'ont pas d'activité biologique significative. Cependant, chez les mammifères, nous trouvons un moment fort: la molécule d'adénosine.

Dans ces organismes, l'adénosine joue le rôle de moteur, ce qui signifie qu'il fonctionne comme une hormone locale et aussi comme un neuromodulateur.

La circulation de l'adénosine dans la circulation sanguine module différentes fonctions telles que la vasodilatation, la fréquence cardiaque, les contractions dans les muscles lisses, la libération de neurotransmetteurs, la dégradation des lipides, entre autres.

L'adénosine est célèbre pour son rôle dans la régulation du sommeil. Lorsque la concentration de ce nucléosides augmente, produit la fatigue et le sommeil. C'est pourquoi la consommation de caféine (une molécule similaire à l'adénosine) nous maintient éveillés, car il bloque les interactions d'adénosine et leurs récepteurs respectifs dans le cerveau.

Nucléosides de régime

Les nucléosides peuvent être consommés dans les aliments, et il a été démontré qu'ils modulent plusieurs processus physiologiques, bénéficiant à certains aspects du système immunitaire, du développement et de la croissance du tractus gastro-intestinal, du métabolisme lipidique, des fonctions hépatiques, entre autres.

Ce sont des composants abondants dans le lait maternel, le thé, la bière, la viande et le poisson, entre autres aliments.

Le supplément nucléoside (et nucléotide) exogène est important chez les patients qui n'ont pas la capacité de synthétiser ces composés de Novo.

En ce qui concerne l'absorption, près de 90% des nucléotides sont absorbés dans la forme de nucléosides et de phosphoryle à nouveau dans les cellules de l'intestin.

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Applications médicales: anti-cancer et antiviraux

Certains nucléosides ou nucléotides modifiés ont démontré une activité anti-cancer et antivirale, permettant de traiter les conditions d'une importance médicale significative telles que le VIH / sida, le virus de l'herpès, le virus de l'hépatite B et la leucémie, entre autres.

Ces molécules sont utilisées pour le traitement de ces pathologies, car elles ont la capacité d'inhiber la synthèse de l'ADN. Ceux-ci sont activement transportés à l'intérieur de la cellule et, comme ils présentent des modifications chimiques, empêchent les réplications futures du génome du virus.

Les analogues utilisés comme traitement sont synthétisés par différentes réactions chimiques. Les modifications peuvent venir dans la partie du ribose ou dans la base d'azote.

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