साइटोसिन: संरचना, कार्य, गुण, संश्लेषण - जीवविज्ञान - 2025

साइटोसिन एक pyrimidine nucleobase प्रकार, cytidine-5'-मोनोफास्फेट और deoxycytidine 5'-मोनोफास्फेट के जैवसंश्लेषण के लिए की सेवा है। ये यौगिक क्रमशः डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) और राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) के जैवसंश्लेषण के लिए काम करते हैं। डीएनए में आनुवंशिक जानकारी संग्रहीत होती है और आरएनए के विभिन्न कार्य होते हैं।

जीवित चीजों में, साइटोसिन मुक्त नहीं पाया जाता है, लेकिन आमतौर पर राइबोन्यूक्लियोटाइड्स या डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स बनाता है। दोनों प्रकार के यौगिकों में एक फॉस्फेट समूह, एक रिबोस और एक नाइट्रोजन आधार होता है।

स्रोत: वेस्परकॉम

राइबोज के कार्बन 2 में राइबोन्यूक्लियोटाइड्स में एक हाइड्रॉक्सिल समूह (-OH), और डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स में एक हाइड्रोजन परमाणु (-एच) होता है। मौजूद फॉस्फेट समूहों की संख्या के आधार पर, साइटिडिन-5 mon-मोनोफॉस्फेट (सीएमपी), साइटिडिन-5osphate-डिपोस्फेट (सीडीपी) और साइटिडीन -5-ट्राइफॉस्फेट (सीटीपी) है।

डीऑक्सीजिनेटेड समकक्षों को डीऑक्सीसिटिडिन-5 mon-मोनोफॉस्फेट (डीसीएमपी), डीओक्सीसाइटीडिन -5′-डिपोफॉस्फेट (डीसीडीपी), और डीओक्सीसाइडिडाइन-5′-ट्राइफॉस्फेट (डीसीटीपी) कहा जाता है।

साइटोसिन, अपने विभिन्न रूपों में, डीएनए और आरएनए बायोसिंथेसिस, ग्लाइकोप्रोटीन बायोसिंथेसिस और जीन अभिव्यक्ति के विनियमन जैसे विभिन्न कार्यों में भाग लेता है।

संरचना और गुण

साइटोसिन, 4-एमिनो-2-हाइड्रॉक्सीप्रिमिमिडिन, का अनुभवजन्य सूत्र C ₄ H ₅ N ₃ O है, जिसका आणविक भार 111.10 ग्राम / मोल है, और इसे सफेद पाउडर के रूप में शुद्ध किया जाता है।

साइटोसिन की संरचना एक प्लांटर एरोमैटिक हेटरोसाइक्लिक रिंग है। अधिकतम अवशोषण (vel _{अधिकतम}) की तरंग दैर्ध्य 260 एनएम है। साइटोसिन का पिघलने का तापमान 300tingC से अधिक होता है।

न्यूक्लियोटाइड बनाने के लिए, साइटोसिन को सहसंयोजक से जोड़ा जाता है, नाइट्रोजन 1 के माध्यम से, एन-बीटा-ग्लाइकोसिडिक बंधन के माध्यम से राइबोस के 1 ide कार्बन तक। 5 group कार्बन को फॉस्फेट समूह के साथ एस्ट्रिफ़ाइड किया जाता है।

जैवसंश्लेषण

पाइरिमिडाइन के न्यूक्लियोटाइड बायोसिंथेसिस में एक सामान्य मार्ग है, जिसमें छह एंजाइम-उत्प्रेरित चरण होते हैं। मार्ग कार्बामॉयल फॉस्फेट जैवसंश्लेषण से शुरू होता है। प्रोकैरियोट्स में केवल एक एंजाइम होता है: कार्बामॉयल फॉस्फेट सिंथेज़। यह पाइरिमिडिन और ग्लूटामाइन के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार है। यूकेरियोट्स में, कार्बामॉयल फॉस्फेट सिंथेज़ I और II हैं, जो क्रमशः ग्लूटामाइन और पाइरिमिडाइन के जैवसंश्लेषण के लिए जिम्मेदार हैं।

दूसरे चरण में कार्बोबेल फॉस्फेट और एस्पार्टेट, एनपारेट ट्रांसकैबामॉयलेज़ (एटीकेस) द्वारा उत्प्रेरित एक प्रतिक्रिया से एन-कार्बामॉयलस्पोरेट के गठन के होते हैं।

तीसरा चरण एल-डाइहाइड्रोटोटेट का संश्लेषण है, जो कि पिरिमिडीन रिंग को बंद करने का कारण बनता है। यह चरण डायहाइड्रोटेज़ द्वारा उत्प्रेरित होता है।

चौथा चरण ऑरोनेट का निर्माण है, जो डायहाइड्रोओरोटेट डिहाइड्रोजनेज द्वारा उत्प्रेरित एक रेडॉक्स प्रतिक्रिया है।

पांचवें चरण में एक सब्सट्रेट के रूप में फॉस्फोरिबोसिल पायरोफ़ॉस्फेट (पीआरपीपी) का उपयोग करते हुए ऑरोतिडाइलेट (ओएमपी) का गठन होता है, और एक उत्प्रेरक के रूप में फ़ॉस्फ़ोरिबोसिल ट्रांसफरेज़ को अलॉट किया जाता है।

छठा चरण यूरिडाइलेट (यूरिडिन-5 mon-मोनोफॉस्फेट, यूएमपी) का निर्माण होता है, जो एक OMP-decarboxylase द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया है।

अगले चरणों में UTP बनाने के लिए UMP के किनेज-उत्प्रेरित फॉस्फोराइलेशन शामिल हैं, और CTP बनाने के लिए ग्लूटामाइन से UTP के लिए एक एमिनो समूह का स्थानांतरण CTP सिंथेटेज़ द्वारा उत्प्रेरित एक प्रतिक्रिया है।

जैवसंश्लेषण का विनियमन

स्तनधारियों में, कार्बामॉयल फॉस्फेट सिंथेज़ II के स्तर पर नियमन होता है, साइटोसोल में पाया जाने वाला एक एंजाइम, जबकि कार्बामॉयल फ़ॉस्फ़ेट सिंथेज़ मैं मिटोकोंड्रियल है।

कार्बामॉयल फॉस्फेट सिंथेज़ II को नकारात्मक प्रतिक्रिया द्वारा नियंत्रित किया जाता है। इसके नियामक, UTP और PRPP क्रमशः इस एंजाइम के अवरोधक और उत्प्रेरक हैं।

गैर-यकृत ऊतकों में, कार्बामाइल फॉस्फेट सिंथेज़ II कार्बामॉयल फॉस्फेट का एकमात्र स्रोत है। जिगर में, अतिरिक्त अमोनिया की शर्तों के तहत, कार्बामॉयल फॉस्फेट सिंथेज़ I का उत्पादन करता है, माइटोकॉन्ड्रिया में, कार्बामॉयल फॉस्फेट, जो साइटोसोल में ले जाया जाता है, जहां से यह पाइमिमिडीन बायोसिंथेसिस मार्ग में प्रवेश करता है।

विनियमन का एक अन्य बिंदु OMP-decarboxylase है, जिसे प्रतिस्पर्धी निषेध द्वारा नियंत्रित किया जाता है। इसका प्रतिक्रिया उत्पाद, UMP, OMP-decarboxylase पर बाध्यकारी साइट के लिए OMP के साथ प्रतिस्पर्धा करता है।

साइटोसिडिन, साइटोसिन की तरह, पुनर्नवीनीकरण किया जाता है

पाइरिमिडिंस के पुनर्चक्रण में डे नोवो बियोसिंथेसिस की आवश्यकता के बिना पाइरिमिडिन का पुन: उपयोग करने और अपक्षयी मार्ग से बचने का कार्य है। पुनर्चक्रण प्रतिक्रिया pyrimimidine phosphoribosyltransferase द्वारा उत्प्रेरित होती है। सामान्य प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

पाइरीमिडीन + पीआरपीपी -> पाइरीमिडीन न्यूक्लियोसाइड 5 mon-मोनोफॉस्फेट + पीपीआई

कशेरुक में, एरिथ्रोसाइट्स में पिरिमिमिडीन फॉस्फोरिबोसिलट्रांसफेरेज़ पाया जाता है। इस एंजाइम के लिए सब्सट्रेट pyrimidines uracil, thymine और orotate हैं। साइटोसिन को परोक्ष रूप से यूरिडीन-5 mon-मोनोफॉस्फेट से पुनर्नवीनीकरण किया जाता है।

डीएनए बायोसिंथेसिस में भूमिका

डीएनए प्रतिकृति के दौरान, डीएनए में मौजूद जानकारी को डीएनए पोलीमरेज़ द्वारा डीएनए में कॉपी किया जाता है।

आरएनए बायोसिंथेसिस के लिए डीओक्सीन्यूक्लियोटाइड ट्राइफॉस्फेट (डीएनटीपी) की आवश्यकता होती है, जिसका नाम है: डीऑक्सीथाइमिडाइन ट्राइफॉस्फेट (डीटीटीपी), डीऑक्सीसाइइटिन ट्राइफॉस्फेट (डीसीटीपी), डीऑक्सीएडाईडाइन ट्राइफॉस्फेट (डीएटीपी) और डीऑक्सीगैनिन ट्राइफॉस्फेट (डीजीटीपी)। प्रतिक्रिया है:

(डीएनए) _{एन अवशेष} + डीएनटीपी -> (डीएनए) _{एन + 1} अवशेष + पीपीआई

अकार्बनिक पाइरोफॉस्फेट (पीपीआई) का हाइड्रोलिसिस आरएनए जैवसंश्लेषण के लिए ऊर्जा प्रदान करता है।

डीएनए की संरचना को स्थिर करने में भूमिका

डीएनए डबल हेलिक्स में, एक-फंसे हुए प्यूरीन को हाइड्रोजन बॉन्ड द्वारा विपरीत-स्ट्रैंडेड पाइरीमिडीन से जोड़ा जाता है। इस प्रकार, साइटोसिन को हमेशा तीन हाइड्रोजन बांड द्वारा ग्वानिन से जोड़ा जाता है: एडेनिन को दो हाइड्रोजन बांड द्वारा थाइमिन से जोड़ा जाता है।

पीएच 7 पर शुद्ध देशी डीएनए का एक घोल 80.C से ऊपर तापमान के अधीन होने पर हाइड्रोजन बंध टूट जाते हैं। यह डीएनए डबल हेलिक्स को दो अलग-अलग किस्में बनाने का कारण बनता है। इस प्रक्रिया को विकृतीकरण के रूप में जाना जाता है।

जिस तापमान पर ५०% डीएनए की विकृतीकरण होता है उसे पिघलने के तापमान (Tm) के रूप में जाना जाता है। डीएनए अणु जिनके गुआनिन और साइटोसिन का अनुपात थाइमिन और एडेनिन की तुलना में अधिक है, जिनके आधार अनुपात में व्युत्क्रम की तुलना में अधिक Tm मान हैं।

ऊपर वर्णित प्रयोगात्मक सबूत का गठन करता है कि अधिक से अधिक हाइड्रोजन बांड देशी डीएनए अणुओं को बेहतर ढंग से स्थिर करते हैं।

डीएनए में साइटोसिन युक्त क्षेत्रों का कार्य

हाल ही में, यह पाया गया कि मानव कोशिकाओं के नाभिक से डीएनए इंटरसेप्टर मोटिफ (iM) संरचनाओं को अपना सकते हैं। ये संरचनाएँ साइटोसिन से समृद्ध क्षेत्रों में होती हैं।

IM संरचना में डीएनए के चार स्ट्रैंड होते हैं, क्लासिक डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए के विपरीत, जिसमें दो स्ट्रैंड होते हैं। अधिक विशेष रूप से, दो समानांतर द्वैध श्रृंखलाएं एक एंटीपैरल समानांतर अभिविन्यास में अन्तर्निहित होती हैं, और हेमिप्रोटेनेटेड साइटोसिन (सी: सी ⁺) की एक जोड़ी द्वारा एक साथ आयोजित की जाती हैं ।

मानव जीनोम में, iM संरचनाएं प्रमोटर और टेलोमेरेस जैसे क्षेत्रों में पाई जाती हैं। सेल चक्र के G1 / S चरण के दौरान iM संरचनाओं की संख्या अधिक होती है, जिसमें प्रतिलेखन अधिक होता है। ये क्षेत्र प्रोटीन पहचान साइट हैं जो ट्रांसक्रिप्शनल मशीनरी के सक्रियण में शामिल हैं।

दूसरी ओर, लगातार ग्वानिन बेस पेयर (सी) से समृद्ध क्षेत्रों में, डीएनए निर्जलित परिस्थितियों में ए-हेलिक्स आकार को अपनाने के लिए जाता है। यह आकार प्रतिलेखन और प्रतिकृति के दौरान आरएनए और डीएनए-आरएनए डबल बैंड की विशिष्ट है, और निश्चित समय पर जब डीएनए प्रोटीन से बंधा होता है।

साइटोसिन के लगातार आधार क्षेत्रों को डीएनए के प्रमुख फांक में एक इलेक्ट्रोपोसिटिव पैच बनाने के लिए दिखाया गया है। इस प्रकार, इन क्षेत्रों को माना जाता है कि वे प्रोटीन को बांधते हैं, कुछ जीनोमिक क्षेत्रों को आनुवांशिक नाजुकता की ओर अग्रसर करते हैं।

आरएनए जैवसंश्लेषण में भूमिका

प्रतिलेखन के दौरान, डीएनए में निहित जानकारी को आरएनए में एक आरएनए पोलीमरेज़ द्वारा कॉपी किया जाता है। आरएनए बायोसिंथेसिस के लिए न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट (एनटीपी), अर्थात्: साइटिडिन ट्राइफॉस्फेट (CTP), यूरिडाइन ट्राइफॉस्फेट (UTP), एडेनिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) और ग्वानिन ट्राइफॉस्फेट (GTP) की आवश्यकता होती है। प्रतिक्रिया है:

(RNA) _{n अवशेष} + NTP -> (RNA) _{n + 1} अवशेष + पीपीआई

अकार्बनिक पाइरोफॉस्फेट (पीपीआई) का हाइड्रोलिसिस आरएनए जैवसंश्लेषण के लिए ऊर्जा प्रदान करता है।

ग्लाइकोप्रोटीन जैवसंश्लेषण में भूमिका

ऑलिगोसैकराइड्स बनाने के लिए हेक्सोस का अनुक्रमिक हस्तांतरण, ओ-प्रोटीन से जुड़ा हुआ है, न्यूक्लियोटाइड अग्रदूतों से होता है।

कशेरुकियों में, ओ-लिंक्ड ऑलिगोसेकेराइड बायोसिंथेसिस के अंतिम चरण में एक साइटिडिन-5--मोनोसेफॉस्फेट (सीएमपी) अग्रदूत से दो सियालिक एसिड अवशेषों (एन-एसिटाइलनेयुरैमिनिक) को जोड़ा जाता है। यह प्रतिक्रिया ट्रांस गोल्गी थैली में होती है।

साइटोसिन और कैंसर के कीमोथेरेपी उपचार

Tetrahydrofolate एसिड (FH4) -CH ₃ समूहों का एक स्रोत है, और dUMP से dTMP के जैवसंश्लेषण के लिए आवश्यक है। इसके अलावा, एफएच 2 बनता है। FH2 से FH4 की कमी के लिए फोलेट और NADPH की कमी होती है। कुछ फोलेट रिडक्टेस इनहिबिटर, जैसे एमिनोप्टेरिन और मेथोट्रेक्सेट, कैंसर के उपचार में उपयोग किए जाते हैं।

मेथोट्रेक्सन एक प्रतिस्पर्धी अवरोधक है। फोलेट रिडक्टेस अपने सब्सट्रेट की तुलना में इस अवरोधक को 100 गुना अधिक आत्मीयता के साथ बांधता है। एमिनोप्टेरिन एक समान तरीके से काम करता है।

फोलेट रिडक्टेस का अवरोध अप्रत्यक्ष रूप से dTMP के बायोसिंथेसिस में बाधा डालता है, और इसलिए यह dCTP का है। थाइमिडिलेट सिंथेटेज़ एंजाइम के अवरोधकों द्वारा प्रत्यक्ष निषेध होता है, जो डीएमपी से डीपीएमपी को उत्प्रेरित करता है। ये अवरोधक 5-फ्लूरोरासिल और 5-फ्लोरो-2-डीऑक्सीरिडिन हैं।

उदाहरण के लिए, 5-फ्लोरोसायल स्वयं एक अवरोधक नहीं है, लेकिन पहले इसे पुनर्नवीनीकरण मार्ग में, डीऑक्सीरिडीन एमफॉस्फेट डी (एफडीयूएमपी) में परिवर्तित किया जाता है, जो थाइमिडिलेट सिंथेटेज़ को बांधता है और रोकता है।

ग्लूटामाइन, एजेरिन और एसिविकिन के अनुरूप पदार्थ, ग्लूटामाइन एमिडोट्रांस्फरेज़ को रोकते हैं। अजरिन उन पहले पदार्थों में से एक था जिन्हें आत्महत्या करने वाले के रूप में कार्य करने के लिए खोजा गया था।

संदर्भ

1. अस्सी, हा, गराविस, एम।, गोंजालेज, सी।, और दमहा, एमजे 2018. आई-मोटिफ डीएनए: संरचनात्मक विशेषताएं और कोशिका जीव विज्ञान का महत्व। नाभिक एसिड अनुसंधान, 46: 8038-8056।
2. बोहिंस्की, आर। 1991. बायोकैमिस्ट्री। एडिसन-वेस्ले इबेरोमेरिकाना, विलमिंगटन, डेलावेयर।
3. डेविन, टीएम 2000. जैव रसायन। संपादकीय रिवर्ट, बार्सिलोना।
4. लोदीश, एच।, बर्क, ए।, जिपर्सकी, एसएल, मत्सुदरिया, पी।, बाल्टीमोर, डी।, डेरनेल, जे। 2003. सेलुलर और आणविक जीव विज्ञान। संपादकीय मेडिका पैनामेरिकाना, ब्यूनस आयर्स, बोगोटा, कराकस, मैड्रिड, मैक्सिको, साओ पाउलो।
5. नेल्सन, डीएल, कॉक्स, एमएम 2008. लेहिंगर - जैव रसायन के सिद्धांत। डब्ल्यू। फ्रीमैन, न्यूयॉर्क।
6. Voet, D. और Voet, J. 2004. जैव रसायन। जॉन विली एंड संस, यूएसए।