Nucleoside

Definitie

naamwoord
plural: nucleosiden
Een stikstofhoudende base (purine of pyrimidine) gebonden aan een pentose suiker ribose of deoxyribose

Bijzonderheden

Overzicht

Een nucleobase is een stikstofhoudende verbinding die nucleosiden kan vormen wanneer ze aan een vijf-koolstof suiker ribose of deoxyribose zijn gebonden. Nucleosiden zijn bestanddelen van nucleotiden. Nucleotide is de monomere eenheid van nucleïnezuur, bv. DNA en RNA. In tweestrengs nucleïnezuren, zoals DNA, zijn de nucleobasen gekoppeld. De twee nucleobasen die complementair zijn, worden verbonden door een waterstofbrug.

Kenmerken

Een nucleoside is een purine of een pyrimidine nucleobase gebonden aan een pentose suiker ribose of deoxyribose, d.w.z. nucleoside = nucleobase + ribose of deoxyribose. Een nucleoside is een glycoside gevormd uit de hydrolyse van nucleïnezuur. Wanneer een fosfaatgroep covalent verbonden is aan de pentose suiker van een nucleoside, vormt het een nucleotide, d.w.z. nucleotide = nucleoside + fosfaatgroep. In een nucleoside is de anomere koolstof aan de N9 van een purine (of aan de N1 van een pyrimidine) gehecht door een glycosidebinding.

Types

Afhankelijk van de pentose suikercomponent kan een nucleoside een ribonucleoside of een deoxyribonucleoside zijn. Een ribonucleoside is een nucleoside met een ribose suikercomponent. Afhankelijk van de nucleobasecomponent kan het ribonucleoside adenosine, guanosine, cytidine, uridine of 5-methyluridine zijn. Een desoxyribonucleoside is een nucleoside met een desoxyribose suiker. Afhankelijk van de nucleobasecomponent kan een desoxyribonucleoside desoxyadenosine, desoxyguanosine, desoxycytidine, thymidine of desoxyuridine zijn. Ook kunnen, afhankelijk van de nucleobase component, de nucleosiden worden gegroepeerd in ofwel de “dubbel-ringed” purine of de “single-ringed” pyrimidine.

Adenosine is een purine nucleoside dat adenine gebonden heeft aan een ribose suiker door een glycoside binding. Het wordt in alle levende organismen aangetroffen als structureel bestanddeel van belangrijke biomoleculen zoals DNA en RNA. Het is ook een belangrijke moleculaire component van ATP, ADP en AMP. Het is dus betrokken bij verschillende fysiologische processen zoals energieoverdracht (b.v. als ATP) en signaaltransductie (b.v. als cAMP). Het werkt ook als een remmende neurotransmitter, vermoedelijk bij het bevorderen van de slaap.

Guanosine is een purine nucleoside dat guanine gebonden heeft aan een ribose suiker. Het kan worden omgezet in nucleotiden: guanosinemonofosfaat (GMP), cyclisch guanosinemonofosfaat (cGMP), guanosinedifosfaat (GDP) of guanosinetrifosfaat (GTP) door fosforylering. Deze nucleotiden zijn betrokken bij verschillende biochemische processen, b.v. de synthese van nucleïnezuren, de synthese van eiwitten, de fotosynthese, de samentrekking van spieren en de intracellulaire transductie.

Cytidine is een pyrimidine-nucleoside waarbij cytosine aan de pentose-suiker ribose is gehecht. Het kan een antidepressief effect hebben omdat het de neuronale-gliale glutamaat clycling zou kunnen reguleren.1

Uridine is een ribonucleoside dat uracil aan een ribose ring heeft gehecht. Het is een wit, geurloos poeder dat belangrijk is in het koolhydraatmetabolisme.

5-methyluridine is een pyrimidine nucleoside. Het bevat een thymine nucleobase verbonden met de ribose suiker. Het is een kleine witte kristallijne vaste stof.

Deoxyadenosine is een purine nucleoside dat adenine gebonden heeft aan een deoxyribose suiker. Deoxyadenosine verschilt van adenosine doordat het een deoxyribose suikergedeelte heeft.

Deoxyguanosine is een purine nucleoside dat guanine aan een deoxyribose suiker heeft gebonden. Deoxyadenosine verschilt van guanosine doordat het deoxyribose als suikercomponent heeft in plaats van ribose.

Deoxycytidine is een pyrimidine-nucleoside waarbij cytosine aan een deoxyribose-ring is gebonden. Het verschilt van cytidine door één zuurstofatoom te verwijderen.

Thymidine is een pyrimidine nucleoside dat thymine heeft gebonden aan een deoxyribose suiker. Thymidine is in feite een desoxyribonucleoside. Het voorvoegsel deoxy- wordt vaak weggelaten omdat er geen precursoren van thymine-nucleotiden betrokken zijn bij de synthese van RNA, alleen bij de synthese van DNA. Vandaar dat het soms gewoon thymidine wordt genoemd.

Deoxyuridine is een desoxyribonucleoside waarbij uracil aan een deoxyribose ring is gehecht. Het is een antimetaboliet, vooral wanneer het wordt omgezet in desoxyuridinetrifosfaat en tijdens de replicatie in het DNA wordt opgenomen. De aanwezigheid van aan de uracil-component gebonden zijgroepen verhindert basenparing, en interfereert dus met de DNA-synthese.

Inosine is een andere nucleoside. Het wordt onder meer gevormd wanneer hypoxanthine via een β-N9-glycosidebinding aan een ribose-ring wordt gebonden. Inosine kan typisch worden aangetroffen in tRNA’s. Inosine is ook betrokken bij purinenucleotide-reacties tijdens spierbewegingen.

Gemeenschappelijke biologische reacties

Nucleosiden kunnen de novo in de lever worden geproduceerd. Zij kunnen ook beschikbaar zijn in de voeding die nucleïnezuren bevat. De nucleïnezuren worden verteerd tot nucleotiden. De nucleotiden worden vervolgens afgebroken tot nucleosiden door de werking van nucleotidasen. De nucleosiden kunnen op hun beurt in het lumen van het spijsverteringsstelsel worden afgebroken tot hun subbestanddelen (d.w.z. nucleobase en suiker) door de werking van nucleosidasen. Intracellulaire afbraak van nucleosiden vindt plaats om nucleobasen en ribose-1-fosfaat of desoxyribose-1-fosfaat te verkrijgen.

Biologische functies

Nucleosiden, wanneer gefosforyleerd door kinasen, vormen nucleotiden, die op hun beurt dienen als de monomere eenheid van nucleïnezuren. Derhalve zijn nucleosiden biologisch belangrijk omdat zij dienen als structureel bestanddeel van DNA en RNA. DNA draagt in wezen de genetische code, terwijl RNA’s, zoals mRNA’s, tRNA’s en rRNA’s, betrokken zijn bij de vertaling van deze genetische code in specifieke eiwitten.
Naast nucleïnezuren is het nucleotide – adenosinetrifosfaat (ATP) – een energierijke molecule. Het bevat een grote hoeveelheid chemische energie die is opgeslagen in zijn hoogenergetische fosfaatbindingen. Het geeft energie af wanneer het wordt afgebroken (gehydrolyseerd) tot adenosinedifosfaat (ADP). De energie wordt gebruikt voor vele stofwisselingsprocessen. ATP wordt dan ook beschouwd als de universele energievaluta voor het metabolisme.

Medisch belang

Nucleoside-analogen worden kunstmatig geproduceerd voor gebruik als therapeutische geneesmiddelen. Zij hebben antivirale eigenschappen en worden daarom gebruikt om verdere groei van pathogeen virus in de gastheercel te voorkomen. Zij kunnen ook worden gebruikt als antikankermiddelen.

Aanvulling

Etymologie

• nucleic- (“nucleus”) + -ose + -ide

Afgeleide term(en)

• Nucleoside-analoog
• Nucleoside-difosfaat

Verder lezen

Zie ook

• nucleotide
• nucleïnezuur
• nucleobase