Guanosin trifosfat

Guanosin trifosfat Som nukleosidtrifosfat är adenosintrifosfat ett viktigt energilager i organismen. Det ger främst energi under anabola processer. Det aktiverar också många biomolekyler.

Vad är guanosintrifosfat?

Guanosintrifosfat (GTP) representerar ett nukleosidtrifosfat, som består av nukleotidbas guanin, sockerribos och tre fosfatrester som är kopplade samman med anhydridbindningar.

I detta fall är guanin glykosidiskt bunden till ribos och ribosen är i sin tur bunden till trippelfosfatresten via en förestring. Anhydridbindningen i den tredje fosfatgruppen till den andra fosfatgruppen är mycket energisk. När denna fosfatgrupp är uppdelad tillhandahåller GTP mycket energi för vissa reaktioner och signalöverföringar, som med den analoga föreningen adenosintrifosfat (ATP).GTP bildas antingen genom enkel fosforylering från BNP (guanosindifosfat) eller genom tredubbla fosforylering av guanosin.

Fosfatgrupperna kommer från både ATP och överföringsreaktioner inom citronsyracykeln. Råvaran guanosin är en nukleosid tillverkad av guanin och ribos. GTP omvandlas till GMP (guanosinmonofosfat) genom att frisätta två fosfatgrupper. Som en nukleotid representerar denna förening ett byggsten av ribonukleinsyra. När den isoleras utanför kroppen är GTP ett färglöst fast ämne. I kroppen uppfyller den många funktioner som energisändare och fosfatleverantör.

Funktion, effekt och uppgifter

Förutom den mer välkända ATP, är GTP också ansvarig för många energiöverförande reaktioner. Många cellulära metaboliska reaktioner kan endast äga rum med hjälp av energiöverföring genom guanosintrifosfat.

Liksom med ATP är bindningen av den tredje fosfatresten till den andra fosfatresten mycket hög i energi och jämförbar med dess energiinnehåll. GTP katalyserar emellertid olika metaboliska vägar än ATP. GTP får sin energi från nedbrytningen av kolhydrater och fetter inom citronsyrecykeln. En energiöverföring från ATP till BNP med överföring av en fosfatgrupp är också möjlig. Detta skapar ADP och GTP. Guanosin-trifosfat aktiverar många föreningar och metaboliska vägar. Så det är ansvarigt för att aktivera G-proteiner. G-proteiner är proteiner som kan binda GTP.

Detta gör att de kan sända signaler via G-proteinassocierade receptorer. Detta är signaler för att lukta, se eller reglera blodtrycket. GTP stimulerar signaltransduktion i cellen genom att hjälpa överföringen av viktiga signalämnen eller genom att stimulera G-molekylerna med energiöverföring som initierar en signalkaskad. Vidare kan proteinbiosyntes inte äga rum utan GTP. Kedjeförlängningen av polypeptidkedjan sker med upptag av energi som erhålls från omvandlingen av GTP till BNP. Transporten av många ämnen, inklusive membranproteiner, till membranen regleras också till stor del av GTP.

GTP regenererar också ADP till ATP med överföringen av en fosfatrest. Den aktiverar också sockerarter mannos och fukos, och bildar därigenom ADP-mannos och ADP-fucos. En annan viktig funktion av GTP är dess deltagande i konstruktionen av RNA och DNA. GTP är också viktigt för transport av ämnen mellan kärnan och cytoplasma. Det bör också nämnas att GTP är utgångsmaterialet för bildandet av cyklisk GMP (cGMP).

Föreningen cGMP är en signalmolekyl och ansvarar bland annat för visuell signaltransduktion. Den styr jontransport i njurarna och tarmen. Den skickar signalen för blodkärlen och bronkierna att utvidgas. Trots allt tros det vara involverat i utvecklingen av hjärnfunktion.

Utbildning, förekomst, egenskaper och optimala värden

Guanosintrifosfat förekommer i alla celler i organismen. Det är nödvändigt som energilager, fosfatgruppsbärare och byggsten för konstruktion av nukleinsyror. Som en del av ämnesomsättningen är den tillverkad av guanosin, guanosinmonofosfat (GMP) eller guanosindifosfat (BNP). GMP är en nukleotid av ribonukleinsyra. Det kan också återvinnas från detta. En ny syntes i organismen är dock också möjlig.

Bindningen av ytterligare fosfatgrupper till fosfatgruppen förestrad på ribosen är endast möjlig med energiförbrukning. Anhydridbindningen hos den tredje fosfatgruppen till den andra betyder i synnerhet en hög energiförbrukning, eftersom elektrostatiska repulsiva krafter byggs upp som är fördelade över hela molekylen. Spänningar utvecklas inom molekylen, som vid kontakt med motsvarande målmolekyl överförs till den senare, vilket frisätter en fosfatgrupp. Konformationella förändringar inträffar i målmolekylen, som utlöser motsvarande reaktioner eller signaler.

Sjukdomar och störningar

Om signalöverföringen inte sker ordentligt i cellen kan en mängd olika sjukdomar uppstå. I samband med GTP-funktionen är G-proteinerna av stor betydelse för signaltransport.

G-proteiner representerar en heterogen grupp proteiner som kan överföra signaler genom att binda till GTP. En signalkaskad utlöses, vilket också ansvarar för att neurotransmittorer och hormoner blir effektiva genom dockning på G-proteinassocierade receptorer. Mutationer i G-proteiner eller deras associerade receptorer stör ofta signalöverföring och är orsaken till vissa sjukdomar. Till exempel utlöses fibrös dysplasi eller Albrigh ben dystrofi (pseudohypoparathyroidism) av mutationen av ett G-protein. Denna sjukdom är resistent mot parathyreoideahormon.

Det vill säga att kroppen inte svarar på detta hormon. Parathyroidhormon ansvarar för kalciummetabolism och benbildning. Benstrukturstörningen leder till myxom i skelettmusklerna eller dysfunktion i hjärtat, bukspottkörteln, levern och sköldkörteln. Vid akromegali finns å andra sidan en motståndskraft mot hormon som frisätter tillväxthormon, så att tillväxthormonet frisätts på ett okontrollerat sätt och därmed orsakar ökad tillväxt av lemmar och inre organ.