Nukleozidmonofosfát

Nukleozidmonofosfáty^[1] alebo NMP sú biomolekuly zložené z dusíkatej báze, sacharidu ribózy a jedného fosforečnanového aniónu naviazaného na 5' uhlík ribózy. Spolu s nukleoziddifosfátmi (NDP) a nukleozidtrifosfátmi (NTP) tvoria nukleotidy.^[2] Ak je sacharidovou zložkou deoxyribóza (ribóza bez 2'-OH skupiny), označujú sa ako deoxynukleozidmonofosfáty (dNMP), ktoré patria medzi deoxyribonukleotidy (deoxynukleotidy).

Nukleozidmonofosfáty sa skladajú z dusíkatej báze, ribózy a jednej fosfátovej skupiny. Deoxynukleozidmonofosfáty vyzerajú podobne, alebo namiesto ribózy obsahujú deoxyribózu.

Báza

NMP môžu obsahovať rôzne bázy, ktoré potom určujú biochemický význam daného NMP.

Báza		Nukleozidmonofosfát	Deoxyukleozimonofosfát
purínová	adenín	adenozínmonofosfát (AMP)	deoxyadenozínmonofosfát (dAMP)
	guanín	guanozínmonofosfát (GMP)	deoxyguanozínmonofosfát (dGMP)
	hypoxantín	inozínmonofosfát (IMP)	deoxyinozínmonofosfát (dIMP)
	xantín	xantozínmonofosfát (XMP)	deoxyxantozínmonofosfát (dXMP)
pyrimidínová	uracil	uridínmonofosfát (UMP)	deoxyuridínmonofosfát (dUMP)
	cytozín	cytidínmonofosfát (CMP)	deoxycytidínmonofosfát (dCMP)
	tymín	5-metyluridínmonofosfát (m5UMP)	tymidínmonofosfát (dTMP)

Špeciálnymi NMP sú cyklické NMP (cNMP), ktoré obsahujú dve väzby medzi fosfátom a sacharidom. Bežnými cyklickými NMP sú cyklický adenozínmonofosfát (cAMP) a cyklický guanozínmonofosfát (cGMP).

Vznik

NMP vznikajú niekoľkými spôsobmi. Primárnym spôsobom je priama syntéza v metabolizme purínov i pyrimidínov. V prípade purínov vznikajú priamo ako nukleozidmonofosfáty, konkrétne najprv vzniká inozínmonofosfát (IMP), ktorý sa potom premieňa na ostatné purínové NMP.^[3] V prípade pyrimidínových NMP vzniká najprv orotát, ktorý sa premieňa na orotidínmonofosfát (OMP) a ten sa potom premieňa na uridínmonofosfát (UMP). Z UMP vznikajú ostatné pyrimidínové NMP.^[3]

Alternatívne vznikajú NMP v reakcii hydrolýzy NTP a NDP, pri ktorej sa uvoľnujú pyrofosfát alebo fosfát. NDP a NTP vznikajú fosforyláciou NMP, takže tento spôsob je skôr obnovou NMP než vznikom. NTP majú však významne väčší biochemický význam, pretože sa v bunke využívajú ako zdroj energie na poháňanie chemických reakcií a na mnohé iné procesy.^[4]

Biochemický význam

RNA a DNA

NMP a dNMP sú monomérne jednotky nukleových kyselín RNA a DNA.^[5][6] V procese syntézy RNA (transkripcii) a syntézy DNA (replikácie) sa však využívajú (deoxy)nukleozidtrifosfáty, z ktorých sa štiepi pyrofosfát. Práve štiepenie pyrofosfátu sa využíva ako zdroj energie, ktorý poháňa túto energeticky náročnú reakciu.

Liečivá ako analógy NMP

Mnohé lieky majú štruktúru podobnú NMP a fungujú teda ako ich analógy. Medzi purínové analógy patrí napríklad fludarabín,^[7] medzi pyrimidínové analógy patrí napríklad cytarabín.^[8] Tieto lieky sú často podávané v podobe nukleozidov, ktoré sa následne fosforylujú, čím sa premieňajú na aktívnu podobu lieku. Keďže majú podobnú štruktúru, ale nedokážu plniť tú istú úlohu, inhibujú niektoré enzýmy a tak zastavujú alebo spomaľujú niektoré bunkové procesy.

Regenerácia NDP a NTP

Štiepením fosfátových skupín z NTP a NDP vzniká veľké množstvo energie, ktoré sa v mnohých biochemických procesoch využíva ako pohon danej reakcie. NMP však nemajú makroergickú väzbu, takže je nutné ich premeniť na vysokoenergetické NDP a NTP, aby bolo možné ich znovu použiť. Premena NMP spočíva v postupnej fosforylácii. Z NMP najprv vznikajú NDP, ktoré sa následne premieňajú na NTP.^[9] Ako zdroj fosfátu v tomto prípade slúžia ostatné NTP, napr. v reakcii

GMP + ATP ⇌ GDP + ADP

je zdrojom fosfátu ATP. Zdrojom fosfátu je zvyčajne ATP, ktoré samo vzniká z ADP v oxidatívnej fosforylácii pomocou ATP syntázy.^[10] U rastlín potom môže ATP vznikať i pomocou fotofosforylácie.^[10]