Pseudouridin: delovanje in bolezni

Pseudouridin je nukleozid, ki je gradnik RNA. Kot tak je predvsem sestavni del prenosne RNA (tRNA) in je vključen v prevajanje.

Kaj je psevdouridin?

Pseudouridin je osnovna sestavina tRNA in je sestavljen iz dveh gradnikov: nukleinske baze uracil in sladkorja β-D-ribofuranoza. Biologija ga imenuje tudi psi-uridin in ga okrajša z grško črko Psi (Ψ). Pseudouridin je izomer nukleozidnega uridina: ima enako molekulo masa kot uridin in je sestavljen iz popolnoma enakih gradnikov. Edina razlika med psevdouridinom in uridinom je njihova različna tridimenzionalna struktura. Prostorska razlika med obema nukleozidoma je v nukleinski bazi uracil. V uridinu je osrednji obroč, ki ga tvori uracil, sestavljen iz štirih ogljika atomi, eno spojino NH in eno dušik atom. V psevdouridinu pa je osnovna osrednja struktura sestavljena iz obroča štirih posameznikov ogljika atomi in dve spojini NH. Biologija se zato na psevdouridin nanaša kot na naravni modificirani nukleozid. Prvič so ga odkrili v petdesetih letih prejšnjega stoletja in je bil od takrat opredeljen kot najpogosteje spremenjen nukleozid.

Funkcija, učinki in vloge

Kot nukleinska baza RNA je psevdouridin sestavni del prenosne RNA (tRNA). TRNA se pojavlja v obliki kratkih verig in deluje kot orodje pri prevajanju. Biologija opisuje prevajanje kot postopek, v katerem se prenašajo podatki o genih beljakovin. Pri ljudeh so genetske informacije shranjene predvsem v obliki DNK. Človeška DNK se nahaja v jedru vsake celice in je ne zapusti. Šele ko se celica razdeli in jedro raztopi, se DNA premika v preostalem telesu celice. Tako da celica lahko še vedno dostopa do informacij, shranjenih v DNK, naredi njihovo kopijo. Ta kopija je messenger RNA ali na kratko mRNA. Istoimenska razlika med DNA in RNA je kisik, ki se pritrdi na riboza. Ko mRNA migrira iz jedra, se lahko začne prevajanje. Oba konca tRNA se lahko vežeta na različna molekule. En konec tRNA je tak, da se natančno prilega tripletu mRNA, tj. Skupini treh zaporednih baze. Ujemajoča se aminokislina pristane na nasprotnem koncu tRNA. Skupaj dvajset aminokisline ki se pojavljajo v naravi, tvorijo gradnike vseh obstoječih beljakovin. Vsak triplet enolično kodira določeno aminokislino. Ribozom povezuje aminokisline ki se nahaja na enem koncu tRNA in tako ustvari dolgo verigo. Ta beljakovinska veriga se zaradi svojih fizikalnih lastnosti zloži in ji daje značilno prostorsko strukturo. Oboje hormoni nevrotransmiterji, pa tudi gradniki za celice in zunajcelične strukture, so sestavljeni iz teh verig. Ko ribosom poveže dve sosednji aminokislinese tRNA spet sprosti in lahko prevzame novo aminokislino in jo prenese v mRNA. Pseudouridin se pojavi v stranski zanki tRNA. Brez psevdouridina tRNA ne bi bila funkcionalna in organizem ne bi mogel izvajati osnovnih mikroprocesov.

Oblikovanje, pojavnost, lastnosti in optimalne ravni

Molekulska formula za psevdouridin je C9H12N2O6. Pseudouridin je sestavljen iz sladkorja riboza in nukleinske baze uracil. V ribonukleinska kislina (RNA), uracil nadomešča osnovni timin, ki ga najdemo le v deoksiribonukleinska kislina (DNK). Preostali trije baze človeškega nukleinska kislina so adenin, gvanin in citozin; pojavljajo se tako v DNA kot v RNA. The sladkorja riboza ima osnovno strukturo pet ogljika atomi. Zato jo tudi biologija imenuje pentoza. Riboza igra vlogo ne le kot gradnik kromosomi; pojavlja se tudi na primer v dobavitelju energije ATP in deluje kot sekundarni sel v nekaterih nevronskih in hormonskih procesih. Človeško telo sintetizira psevdouridin s pomočjo encima, psevdouridin sintaze. V primeru nekaterih bolezni je ta proces lahko moten. Posledica so bolezni, ki lahko običajno prizadenejo več organskih sistemov.

Bolezni in motnje

In mitohondriji, psevdouridin najdemo tudi v tRNA. mitohondriji so organele, ki v celicah delujejo kot drobne elektrarne. Imajo svoj genski material in jih podedujejo od mater do svojih otrok prek jajčne celice. Pri miopatiji z mlečno acidoza in sideroblastični anemija, obstaja motnja psevdoruridin sintaze. Ta bolezen je bolezen mišic, ki jo spremlja anemija. Verjetno mutacija preprečuje pravilno tvorbo psevdouridin sintaze. Posledično lahko telo proizvaja okvarjeno tRNA, ki se razlikuje od zdrave tRNA. Ini to obliko presnovne miopatije, nestrpnost pri telesni vadbi pri otrocih in anemija v adolescenci nastanejo kot posledica nenormalne tRNA. Vendar se pojavlja zelo redko. Pseudouridin je lahko vpleten tudi v bolezni oči, ledvic in drugih organskih sistemov. Najnovejše raziskave na primer kažejo, da koncentracija psevdouridina se lahko uporablja kot označevalec za ledvice funkcijo. Do zdaj so zdravniki v glavnem uporabljali kreatin ravni kot oznaka. Pomanjkljivost te metode pa je, da kreatin vrednost je zelo dovzetna za napake: na primer odvisna je tudi od obsega mišic masa. Pseudouridin in C-manozil triptofan so brez tega vpliva in jih zato lahko nadomestijo kreatin kot marker ledvične funkcije v prihodnosti (Sekula in sod., 2015).