NUCLEOSÍDEO: CARACTERÍSTICAS, ESTRUTURA E APLICAÇÕES - BIOLOGIA - 2024

Os nucleosídeos são um grande grupo de moléculas biológicas que consistem em uma base nitrogenada e um açúcar de cinco carbonos covalentemente ligado. Em termos de estruturas, eles são muito diversos.

Eles são os precursores da síntese de ácidos nucléicos (DNA e RNA), evento fundamental para o controle do metabolismo e do crescimento de todos os seres vivos. Participam também de vários processos biológicos, modulando algumas atividades dos sistemas nervoso, muscular e cardiovascular, entre outros.

Fonte: Nucleotides_1.svg: Boris (PNG), SVG por Sjefderivative work: Huhsunqu

Hoje, os nucleosídeos modificados são usados ​​como terapia antiviral e anticâncer, graças à sua propriedade de bloquear a replicação do DNA.

É importante não confundir o termo nucleosídeo com nucleotídeo. Embora ambos os elementos sejam estruturalmente semelhantes, uma vez que são constituídos por monômeros de ácidos nucleicos, os nucleotídeos têm um ou mais grupos fosfato adicionais. Ou seja, um nucleotídeo é um nucleosídeo com um grupo fosfato.

Caracteristicas

Os nucleosídeos são moléculas constituídas pelos blocos de construção dos ácidos nucléicos. São de baixo peso molecular, variando entre 227,22 e 383,31 g / mol.

Graças à base nitrogenada, essas estruturas reagem como bases com valores de pKa entre 3,3 e 9,8.

Estrutura

A estrutura do nucleosídeo compreende uma base nitrogenada ligada por uma ligação covalente a um açúcar de cinco carbonos. Exploraremos esses componentes detalhadamente a seguir.

Base de nitrogênio

O primeiro componente - a base nitrogenada, também chamada de nucleobase - é uma molécula aromática plana que contém nitrogênio em sua estrutura, podendo ser uma purina ou uma pirimidina.

Os primeiros são compostos de dois anéis fundidos: um de seis átomos e outro de cinco. As pirimidinas são menores e compostas por um único anel.

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O segundo componente estrutural é uma pentose, que pode ser uma ribose ou uma desoxirribose. Ribose é um açúcar "normal" em que cada átomo de carbono está ligado a um átomo de oxigênio. No caso da desoxirribose, o açúcar é modificado, pois falta um átomo de oxigênio no carbono 2 '.

Ligação

Em todos os nucleosídeos (e também nos nucleotídeos) que encontramos naturalmente, a ligação entre as duas moléculas é do tipo β-N-glicosídica e é resistente à clivagem alcalina.

O carbono 1 'do açúcar está ligado ao nitrogênio 1 da pirimidina e ao nitrogênio 9 da purina. Como podemos ver, esses são os mesmos componentes que encontramos nos monômeros que formam os ácidos nucléicos: os nucleotídeos.

Nucleosídeos modificados

Até agora, descrevemos a estrutura geral dos nucleosídeos. No entanto, existem algumas modificações químicas, sendo a mais comum a união de um grupo metil com a base nitrogenada. Metilações também podem ocorrer na porção de carboidratos.

Outras modificações menos frequentes incluem isomerização, por exemplo de uridina para pseudouridina; perda de hidrogênios; acetilação; formilação; e hidroxilação.

Classificação e nomenclatura

Dependendo dos componentes estruturais do nucleosídeo, uma classificação em ribonucleosídeos e desoxinucleosídeos foi estabelecida. Na primeira categoria encontramos nucleosídeos cuja purina ou pirimidina está ligada a uma ribose. Além disso, as bases nitrogenadas que os formam são adenina, guanina, citosina e uracila.

Nos desoxinucleosídeos, a base nitrogenada é ancorada à desoxirribose. As bases que encontramos são as mesmas dos ribonucleotídeos, com a exceção de que a pirimidina uracila é substituída por uma timina.

Dessa forma, os ribonucleosídeos são nomeados em função da base nitrogenada que contém a molécula, estabelecendo a seguinte nomenclatura: adenosina, citidina, uridina e guanosina. Para identificar um desoxinucleosídeo, é adicionado o prefixo desoxi-, a saber: desoxiadenosina, desoxicitidina, desoxiuridina e desoxiguanosina.

Como mencionamos anteriormente, a diferença fundamental entre um nucleotídeo e um nucleosídeo é que o primeiro tem um grupo fosfato ligado ao carbono 3 '(3'-nucleotídeo) ou ao carbono 5' (5'-nucleotídeo). Assim, em termos de nomenclatura, podemos descobrir que um sinônimo do primeiro caso é um nucleosídeo-5'-fosfato.

Funções biológicas

Blocos estruturais

O trifosfato de nucleosídeo (ou seja, com três fosfatos em sua estrutura) é a matéria-prima para a construção dos ácidos nucléicos: DNA e RNA.

Armazenamento de energia

Graças às ligações de alta energia que mantêm os grupos fosfato unidos, eles são estruturas que armazenam facilmente energia com disponibilidade adequada para a célula. O exemplo mais famoso é o ATP (trifosfato de adenosina), mais conhecido como a "moeda de energia da célula".

Hormônios locais

Os próprios nucleosídeos (sem grupos fosfato em sua estrutura) não têm atividade biológica significativa. No entanto, nos mamíferos, encontramos uma exceção notável: a molécula de adenosina.

Nesses organismos, a adenosina assume o papel de autocóide, ou seja, funciona como hormônio local e também neuromodulador.

A circulação da adenosina na corrente sanguínea modula diversas funções como vasodilatação, frequência cardíaca, contrações na musculatura lisa, liberação de neurotransmissores, degradação de lipídios, entre outras.

A adenosina é famosa por seu papel na regulação do sono. Quando a concentração desse nucleosídeo aumenta, causa fadiga e sono. É por isso que o consumo de cafeína (molécula semelhante à adenosina) nos mantém acordados, pois bloqueia as interações da adenosina e seus respectivos receptores no cérebro.

Nucleosídeos na dieta

Os nucleosídeos podem ser consumidos na alimentação, e tem sido demonstrado que eles modulam vários processos fisiológicos, beneficiando certos aspectos do sistema imunológico, desenvolvimento e crescimento do trato gastrointestinal, metabolismo lipídico, funções hepáticas, entre outros.

São componentes abundantes no leite materno, chá, cerveja, carne e peixe, entre outros alimentos.

A suplementação de nucleosídeos exógenos (e nucleotídeos) é importante em pacientes que não têm a capacidade de sintetizar esses compostos de novo.

Em relação à absorção, quase 90% dos nucleotídeos são absorvidos na forma de nucleosídeos e novamente fosforilados nas células do intestino.

Aplicações médicas: anticâncer e antiviral

Certos nucleosídeos ou análogos de nucleotídeos modificados têm demonstrado atividade anticâncer e antiviral, permitindo o tratamento de condições de importância médica significativa, como HIV / AIDS, vírus do herpes, vírus da hepatite B e leucemia, entre outras.

Essas moléculas são utilizadas no tratamento dessas patologias, pois têm a capacidade de inibir a síntese de DNA. Estes são transportados ativamente para o interior da célula e, por apresentarem modificações químicas, evitam a replicação futura do genoma do vírus.

Os análogos usados ​​como tratamento são sintetizados por diferentes reações químicas. As modificações podem vir na porção ribose ou na base nitrogenada.

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