Nucleobase - Nucleobase

Emparelhamento de bases: dois pares de bases são produzidos por quatro monômeros de nucleotídeos, as nucleobases estão em azul . A guanina (G) é emparelhada com a citosina (C) por meio de três ligações de hidrogênio , em vermelho . Adenina (A) é pareada com uracila (U) por meio de duas pontes de hidrogênio, em vermelho .
As nucleobases de purina são moléculas de anel fundido.
As nucleobases de pirimidina são moléculas de anel simples.

As nucleobases , também conhecidas como bases nitrogenadas ou frequentemente simplesmente bases , são compostos biológicos contendo nitrogênio que formam nucleosídeos , que, por sua vez, são componentes dos nucleotídeos , com todos esses monômeros constituindo os blocos básicos de construção dos ácidos nucleicos . A capacidade das nucleobases de formar pares de bases e se empilharem leva diretamente a estruturas helicoidais de cadeia longa, como ácido ribonucléico (RNA) e ácido desoxirribonucléico (DNA).

Cinco nucleobases - adenina (A), citosina (C), guanina (G), timina (T) e uracila (U) - são chamadas de primária ou canônica . Eles funcionam como as unidades fundamentais do código genético , com as bases A, G, C e T sendo encontradas no DNA, enquanto A, G, C e U são encontradas no RNA. A timina e o uracil são distinguidos meramente pela presença ou ausência de um grupo metil no quinto carbono (C5) desses anéis heterocíclicos de seis membros. Além disso, alguns vírus possuem aminoadenina (Z) em vez de adenina. É diferente por ter um grupo amina extra, criando uma ligação mais estável com a timina.

A adenina e a guanina têm uma estrutura esquelética de anel fundido derivada da purina , por isso são chamadas de bases purinas . As bases nitrogenadas purinas são caracterizadas por seu único grupo amino (NH2), no carbono C6 na adenina e C2 na guanina. Da mesma forma, a estrutura de anel simples da citosina, uracila e timina é derivada da pirimidina , de modo que essas três bases são chamadas de bases pirimidinas . Cada um dos pares de bases em um DNA de dupla hélice típico compreende uma purina e uma pirimidina: um A emparelhado com um T ou um C emparelhado com um G. Esses pares de purina-pirimidina, que são chamados de complementos de base , conectam as duas fitas da hélice e são frequentemente comparados aos degraus de uma escada. O emparelhamento de purinas e pirimidinas pode resultar, em parte, de restrições dimensionais, pois essa combinação permite uma geometria de largura constante para a hélice espiral do DNA. Os pares A – T e C – G são baseados em ligações de hidrogênio duplas ou triplas entre os grupos amina e carbonila nas bases complementares.

Nucleobases como adenina, guanina, xantina , hipoxantina , purina, 2,6-diaminopurina e 6,8-diaminopurina podem ter se formado no espaço sideral, bem como na terra.

A origem do termo base reflete as propriedades químicas desses compostos em reações ácido-base , mas essas propriedades não são especialmente importantes para a compreensão da maioria das funções biológicas das nucleobases.

Estrutura

Estrutura química do DNA, mostrando quatro pares de nucleobases produzidos por oito nucleotídeos: a adenina (A) está ligada à timina (T) e a guanina (G) está ligada à citosina (C). + Esta estrutura também mostra a direcionalidade de cada um dos dois backbones fosfato-desoxirribose, ou filamentos. As direções de 5 'para 3' ( leia " 5 'para 3' ") são: descendo a vertente à esquerda e subindo a vertente à direita. Os fios se torcem para formar uma estrutura de dupla hélice.

Nas laterais da estrutura do ácido nucleico, as moléculas de fosfato conectam sucessivamente os dois anéis de açúcar de dois monômeros de nucleotídeos adjacentes, criando assim uma biomolécula de cadeia longa . Essas ligações em cadeia de fosfatos com açúcares ( ribose ou desoxirribose ) criam as cadeias de "espinha dorsal" de uma biomolécula de hélice simples ou dupla. Na dupla hélice do DNA, as duas fitas são orientadas quimicamente em direções opostas, o que permite o emparelhamento de bases ao fornecer complementaridade entre as duas bases, e que é essencial para a replicação ou transcrição da informação codificada encontrada no DNA.

Nucleobases modificadas

O DNA e o RNA também contêm outras bases (não primárias) que foram modificadas após a formação da cadeia de ácido nucleico. No DNA, a base modificada mais comum é a 5-metilcitosina (m 5 C). No RNA, existem muitas bases modificadas, incluindo aquelas contidas nos nucleosídeos pseudouridina (Ψ), dihidrouridina (D), inosina (I) e 7-metilguanosina (m 7 G).

A hipoxantina e a xantina são duas das muitas bases criadas pela presença de mutagênicos , ambas por desaminação (substituição do grupo amina por um grupo carbonila). A hipoxantina é produzida a partir da adenina, a xantina da guanina e o uracila resulta da desaminação da citosina.

Nucleobases de purina modificadas

Estes são exemplos de adenosina ou guanosina modificada.

Nucleobase Estrutura química da hipoxantina
Hipoxantina
Estrutura química da xantina
Xantina
Estrutura química de 7-metilguanina
7-metilguanina
Nucleosídeo Estrutura química da inosina
Inosina
I
Estrutura química da xantosina
Xantosina
X
Estrutura química da 7-metilguanosina
7-metilguanosina
m 7 G

Nucleobases de pirimidina modificadas

Estes são exemplos de citosina, timina ou uridina modificadas.

Nucleobase Estrutura química do dihidrouracil
5,6-Diidrouracil
Estrutura química da 5-metilcitosina
5-metilcitosina
Estrutura química de 5-hidroximetilcitosina
5-hidroximetilcitosina
Nucleosídeo Estrutura química da dihidrouridina
Dihidrouridina
D
Estrutura química de 5-metilcitidina
5-Metilcitidina
m 5 C

Nucleobases artificiais

Existe um grande número de análogos de nucleobases. As aplicações mais comuns são usadas como sondas fluorescentes, direta ou indiretamente, como o nucleotídeo aminoalil , que é usado para marcar cRNA ou cDNA em microarrays . Vários grupos estão trabalhando em pares de bases "extras" alternativos para estender o código genético, como a isoguanina e a isocitosina ou a 2-amino-6- (2-tienil) purina e o pirrol-2-carbaldeído fluorescentes .

Na medicina, vários análogos de nucleosídeos são usados ​​como agentes anticâncer e antivirais. A polimerase viral incorpora esses compostos com bases não canônicas. Esses compostos são ativados nas células ao serem convertidos em nucleotídeos; eles são administrados como nucleosídeos, pois os nucleotídeos carregados não podem atravessar facilmente as membranas celulares. Pelo menos um conjunto de novos pares de bases foi anunciado em maio de 2014.

Condensação prebiótica de nucleobases com ribose

Para entender como a vida surgiu, é necessário conhecer as vias químicas que permitem a formação dos principais blocos de construção da vida em condições prebióticas plausíveis . De acordo com a hipótese do mundo do RNA, ribonucleotídeos flutuantes estavam presentes na sopa primitiva. Essas foram as moléculas fundamentais que se combinaram em série para formar o RNA . Moléculas tão complexas como o RNA devem ter surgido de pequenas moléculas cuja reatividade era governada por processos físico-químicos. O RNA é composto de nucleotídeos de purina e pirimidina , ambos necessários para uma transferência confiável de informações e, portanto, para a evolução darwiniana . Nam et al. demonstraram a condensação direta de nucleobases com ribose para dar ribonucleosídeos em microgotículas aquosas, uma etapa fundamental que leva à formação de RNA. Resultados semelhantes foram obtidos por Becker et al.

Veja também

Referências

links externos