НУКЛЕОПРОТЕЇНИ

Нуклеїнові кислоти забезпечують зберігання і передачу спадкової інформації, безпосередньо беруть участь в механізмах реалізації цієї інформації шляхом програмування синтезу всіх клітинних білків. Структурні одиниці нуклеїнових кислот і їх похідні виконують, крім того, функції кофакторів, алостеричних модуляторів, внутрішньоклітинних регуляторів клітини, беручи таким чином безпосередню участь в обміні речовин, а також в акумулюванні, переносі і трансформації енергії.

В останні роки знайдені в природі та синтезовані просторовоструктурноподібні нуклеозиди та нуклеотиди (імітатори, антагоністи), що не входять до складу нуклеїнових кислот. Вони здатні пригнічувати біосинтез білків і здатні проявляти антибіотичну, противірусну, протипухлинну активність.

В зв’язку з цим вивчення вказаної теми необхідне для розуміння багатьох ефектів лікарської терапії. В фармації використовуються препарати на основі нуклеїнових кислот і їх структурних одиниць (натрію нуклеїнат, аденілова кислота (фосфаден), м’язовоаденіловий препарат, АТФ, рибоксин, метилурацил, пентоксил та ін.), а також антиметаболіти: фторурацил, фторафур, цитарабін, меркаптопурін, фолурин, ацикловір та ін.

Одразу після синтезу (а іноді і під час синтезу) нуклеїнові кислоти утворюють комплекси з різноманітними білками, які беруть участь як в просторовій організації, так і в регуляції функцій цих комплексів. Саме тому нуклеопротеїни є єдиним структурно-функціональним комплексом. До складу нуклеопротеїнів входять такі компоненти:

Різноманіття і важливість функцій, що виконуються нуклеїновими кислотами, пов’язані з особливістю їх хімічної будови. Макромолекула нуклеїнової кислоти – це гетеробіополімер, що складається з великої кількості різних за структурою мономерів, які одержали назву мононуклеотидів або просто нуклеотидів. До складу кожного нуклеотиду входить три компоненти: так звані нуклеїнові азотисті основи (похідні піримідину або пурину), сполучені з вуглеводним залишком b,D-рибофуранози (рибоза) або 2дезокси-b,D-рибофуранози (дезоксирибоза) за напівацетальним гідроксилом пентоз, і залишку фосфатної кислоти біля 5'С-атому пентоз. Нуклеїнова кислота побудована з великої кількості нуклеотидів, сполучених між собою 3',5'-фосфодиефірними зв’язками в полінуклеотидний ланцюг, що має складну структурну організацію в просторі і виконує найважливіші функції живих організмів (зберігання й передача спадкової інформації, біосинтез білків та ін.).

В природі зустрічаються два типи нуклеїнових кислот. Нуклеїнові кислоти, до складу яких входять рибонуклеотиди, одержали назву рибонуклеїнових кислот (РНК), а дезоксирибонуклеотиди – дезоксирибонуклеїнових кислот (ДНК). ДНК і РНК відрізняються між собою і нуклеїновими основами. До складу ДНК входять аденін (А), гуанін (Г), цитозин (Ц) і тимін (Т), а до РНК – А, Г, Ц і урацил (У).

Нуклеїнові основи — це ароматичні системи, тому вони мають плоску будову і здатні до лактамлактимних переходів. Лактимна форма більш стійка і саме в такому вигляді вони входять до складу нуклеїнових кислот.

При утворенні нуклеотидів нуклеїнові основи спочатку взаємодіють з пентозами за їх напівацетальним гідроксилом, утворюючи N-глікозиди (N^{1 —} глікозиди у піримідинових основ і N⁹ – у пуринових). Назва нуклеозидів складається за назвою нуклеїнових основ, причому до назви пуринових основ додається закінчення “озин”, а до піримідинових – “ідин”. Нуклеотиди, що містять дезоксирибозу, називаються аналогічно, тільки з добавкою префіксу “дезокси“.

У природі зустрічаються нуклеотиди, що містять один, два і три залишки фосфатної кислоти, тобто можуть бути нуклеозидмоно-, ди- і трифосфатами. Наприклад, аденозинтрифосфат (АТФ):

Вони здійснюють в організмі цілий ряд біологічних функцій: беруть участь в енергетичному обміні як акумулятори енергії, в біосинтезі білка, у ферментативному каталізі як кофактори і в багатьох інших біохімічних процесах.

Важливу біологічну роль відіграють і так звані циклічні нуклеотиди, в яких одним залишком фосфатної кислоти фосфорильовані дві гідроксильні групи рибози, наприклад, 3',5'-аденілова кислота (цАМФ):

Циклофосфати (цАМФ, цГМФ) присутні фактично в усіх клітинах, де виконують роль регуляторів внутрішньоклітинних процесів (це — так звані вторинні посередники).

Нуклеїнові кислоти – це продукти поліконденсації нуклеотидів, з’єднаних між собою 3',5'-фосфодиефірними зв’язками. Знаючи будову нуклеотидів, що входять до складу ДНК і РНК, можна легко визначити будову останніх.

Нуклеїнові кислоти, подібно до білків, мають різні рівні організації (структури):

первинна: кількість, якість і порядок розташування нуклеотидів в полінуклеотидному ланцюзі;

вторинна: форма і ступінь спіралізації полінуклеотидних ланцюгів у просторі. ДНК – в основному подвійна спіраль, що складається із двох полінуклеотидних ланцюгів, комплементарних один до одного з антипаралельними напрямками (3'®5' і 5'®3'), ступінь спіралізації 100%. У РНК спіралізація зустрічається частіше всередині одного полінуклеотидного ланцюга, ступінь спіралізації найчастіше – 20-40%;

третинна – утворюється в результаті додаткового скручування, це упаковка полінуклеотидних ланцюгів в просторі (вигини, накладення, утворення суперспіралей та ін.).