Urasil

Urasil — Urasil (/ ˈjʊərəsɪl /) (simvol U və ya Ura) A, Q, S və U hərfləri ilə təmsil olunan RNT nuklein turşularında dörd azotlu əsasdan biridir. Digərləri adenin (A), sitozin (S), və quanin (Q)[1]. RNT-də urasil adeninə iki hidrogen bağı ilə bağlanır. DNT-də urasilin azotlu əsası timinlə əvəz olunur. Urasil timin demetilləşdirilmiş formasıdır.

Urasil ümumi və təbii olaraq meydana gələn pirimidin törəməsidir[2]. "Urasil" adı 1885-ci ildə sidik turşusu törəmələrini sintez etməyə çalışan alman kimyaçısı Robert Berend tərəfindən yaradılmışdır. Əvvəlcə 1900-cü ildə Alberto Askoli tərəfindən kəşf edilmiş, maya nukleininin hidrolizi ilə təcrid edilmişdir , o, həmçinin mal-qaranın timus və dalağında, siyənək toxumunda və buğda cücərtisində aşkar edilmişdir . İşığı udmaq qabiliyyətinə malik düz, doymamış birləşmədir[3].

2012-ci ildə Saturn sistemindəki orbitdə Kasini missiyasının məlumatlarının təhlili göstərdi ki, urasil Titanın səthinin bir hissəsi ola bilər[4] .

Spesifikasiyalar

[redaktə | mənbəni redaktə et]

RNT-də urasil adeninə bağlanır və DNT transkripsiyası zamanı timini sıxışdırır[5]. Urasilin metilasiyası timin verir. DNT-də urasil üçün timin təkamül yolu ilə əvəzlənməsi DNT sabitliyini artıra və DNT replikasiyasının effektivliyini artıra bilər. Urasil hidrogen bağları vasitəsilə adeninlə birləşir. Adeninlə əsas cüt əmələ gəldikdə, urasil hidrogen bağlarının qəbuledicisi və hidrogen bağlarının donoru kimi çıxış edir. RNT-də urasil riboza şəkəri ilə birləşərək uridin ribonukleozidini əmələ gətirir[6] .

Urasil tautomerləri: Amid və ya laktam quruluşu (solda) və imid və ya laktim quruluşu (sağda)

Urasil də bir sıra fosforiboziltransferaza reaksiyalarına məruz qalaraq nukleotidlər yaratmaq üçün işlənir[7].

C4H4N2O2 → H3NCH2CH2COO− + NH4+ + CO2

Urasilin oksidləşdirici parçalanması H2O2 və ya iki atomlu oksigen və Fe2+ iştirakı ilə karbamid və malein turşusu verir[8].

DNT-də

[redaktə | mənbəni redaktə et]

Urasil nadir hallarda DNT-də tapılır və bu, genetik sabitliyin artırılmasına yönəlmiş təkamül dəyişikliyi ola bilər[9]. Bu, sitozinin hidrolitik dezaminasiya yolu ilə urasil əmələ gətirmək üçün kortəbii dezaminasiya edə bilməsi ilə bağlıdır. Buna görə də, DNT-də urasildən istifadə edən bir orqanizm olsaydı, sitozinin dezaminasiyası (quanin ilə əsas cütləşməsinə məruz qalır) DNT sintezi zamanı urasil (adeninlə cütləşəcək) əmələ gəlməsinə səbəb olardı. Urasil-DNT qlikosilazı ikiqat zəncirli DNT-dən urasil əsaslarını çıxarır[10]. Beləliklə, bu ferment urasilin hər iki növünü tanıyacaq və kəsəcək — təbii olaraq işə salınan və sitozinin deaminasiyası nəticəsində əmələ gələn, lazımsız və uyğun olmayan təmir proseslərini tetikler[11] .

Ehtimal olunur ki, bu problem təkamül yolu ilə, yəni urasilin "etiketlənməsi" (metilləşməsi) yolu ilə həll edilib. Metilləşdirilmiş urasil timinlə eynidir[12]. Beləliklə, zaman keçdikcə urasil əvəzinə timin DNT-də standart oldu. Beləliklə, hüceyrələr DNT deyil, RNT-də urasildən istifadə etməyə davam edirlər, çünki RNT DNT-dən daha qısadır və urasillə əlaqəli hər hansı mümkün səhvlər uzunmüddətli zədələnmə ilə nəticələnmir. Göründüyü kimi, ya RNT-dəki urasili daha mürəkkəb timinlə əvəz etmək üçün təkamül təzyiqi olmayıb, ya da urasil timində olmayan RNT üçün faydalı olan bəzi kimyəvi xüsusiyyətlərə malikdir[13]. Urasil tərkibli DNT hələ də mövcuddur, məsələn

  • Bir neçə faqın DNT-si
  • Endopterialın inkişafı
  • Onurğalılarda anticisimlərin sintezi zamanı hipermutasiyalar[14].

Sintez

[redaktə | mənbəni redaktə et]

2009-cu ilin oktyabrında nəşr olunan elmi məqalədə NASA alimləri kosmosa bənzər şəraitdə ultrabənövşəyi işığa məruz qoyaraq pirimidindən urasil çıxardıqlarını bildirdilər[15]. Bu, RNT dünyasında urasilin mümkün təbii mənbələrindən birinin panspermiya ola biləcəyini göstərir. Bu yaxınlarda, 2015-ci ilin mart ayında, NASA alimləri ilk dəfə olaraq kosmosda laboratoriyada həyatın DNT və RNT-nin əlavə kompleks üzvi birləşmələrinin, o cümlədən urasil, sitozin və timin kimi ana kimyəvi maddələrdən istifadə edilərək əmələ gəldiyini bildirdilər. pirimidin meteoritlərdə tapıldı. Alimlərin fikrincə, kainatda ən çox karbonla zəngin kimyəvi maddə olan polisiklik aromatik karbohidrogenlər kimi pirimidin də ulduzlararası toz və qaz buludlarında əmələ gəlmiş ola bilər[16].

Urasilin bir çox laboratoriya sintezi mövcuddur. Birinci reaksiya urasil və ammonyak istehsal etmək üçün sitozinə su əlavə etməklə sintezlərin ən sadəsidir[17][18][18]:

C4H5N3O + H2O → C4H4N2O2 + NH3

Urasili sintez etməyin ən geniş yayılmış yolu kükürd turşusunun dumanlı tərkibində alma turşusunun karbamid ilə kondensasiyasıdır[19]:

C4H4O4 + NH2CONH2 → C4H4N2O2 + 2 H2O + CO

Urasil həmçinin tiourasilin sulu xloroasetik turşuda ikiqat parçalanması ilə sintez edilə bilər[20].

Beta-alaninin sidik cövhəri ilə qarşılıqlı təsiri nəticəsində sintez olunan 5,6-diurasilin fotodehidrogenləşməsi urasil verir.

Reaksiyalar

[redaktə | mənbəni redaktə et]
Uridinin kimyəvi quruluşu

Urasil asanlıqla oksidləşmə, nitrasiya və alkilləşmə daxil olmaqla müntəzəm reaksiyalara məruz qalır. Fenol (PhOH) və natrium hipoxlorid (NaOCl) varlığında urasil ultrabənövşəyi işıqda görünə bilər[21]. Urasil eyni zamanda birdən çox güclü elektron verən qrupun mövcudluğuna görə elementar halogenlərlə reaksiya vermək qabiliyyətinə malikdir[22] .

Urasil bədəndə sintez və sonrakı reaksiyalarda iştirak etmək üçün riboza şəkərlərinə və fosfatlara asanlıqla bağlanır[23]. Urasil uridinə, uridin monofosfata (UMP), uridin difosfata (UDP), uridin trifosfata (UTP) və uridin difosfat qlükozaya (UDP-qlükoza) çevrilir. Bu molekulların hər biri orqanizmdə sintez olunur və müəyyən funksiyaları yerinə yetirir. Urasil susuz hidrazinlə reaksiyaya girdikdə birinci dərəcəli kinetik reaksiya baş verir və urasil halqası açılır.

İstifadə olunması

[redaktə | mənbəni redaktə et]

Urasil bədəndə riboza və fosfatlara bağlanaraq hüceyrə funksiyası üçün lazım olan bir çox fermentin sintezinə kömək etmək üçün istifadə olunur. Urasil heyvanlarda və bitkilərdə allosterik tənzimləyici və reaksiyaların koenzimi kimi xidmət edir . Urasil həmçinin polisaxaridlərin biosintezində və tərkibində aldehid olan şəkərlərin daşınmasında iştirak edir. Urasil, tütün tüstüsünün tərkibində olanlar kimi bir çox kanserogenlərin detoksifikasiyası üçün vacibdir. Urasil həmçinin kannabinoidlər və morfin (opioidlər) kimi bir çox dərmanın detoksifikasiyası üçün tələb olunur. Bədəndə folatda ciddi çatışmazlıq olduğu qeyri-adi hallarda xərçəng riskini bir qədər də artıra bilər. Fol turşusu çatışmazlığı dezoksiuridin monofosfat deoksitimidin monofosfat nisbətinin artmasına və urasilin DNT-yə düzgün daxil edilməməsinə və nəticədə DNT istehsalının azalmasına səbəb olur.

Urasil pomidorda mikrob çirklənməsini təyin etmək üçün istifadə edilə bilər. Urasilin olması dölün laktik turşu bakteriyaları ilə infeksiyasını göstərir. Tərkibində diazin halqası olan urasil törəmələri pestisidlərdə istifadə olunur. Urasil törəmələri daha çox pambıq, şəkər çuğunduru, şalgam, soya, noxud, günəbaxan, üzüm bağları, giləmeyvə plantasiyaları və meyvə bağlarında alaq otlarını öldürən anti-fotosintetik herbisidlər kimi istifadə olunur. Mayada urasil konsentrasiyası urasil keçiriciliyi ilə tərs mütənasibdir. Urasil qeyri-qütblü stasionar faza tərəfindən əhəmiyyətli dərəcədə saxlanılmadığından, sistemin qalma müddətini (və buna görə də məlum axın sürətində saxlama həcmini) müəyyən etmək üçün istifadə edilə bilər.

İstinadlar

[redaktə | mənbəni redaktə et]
  1. ↑ Myers, Richard L.; Myers, Rusty L. The 100 Most Important Chemical Compounds. 2007. 92–93. ISBN 9780313337581. 2021-11-19 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2021-11-19.Şablon:Full citation needed
  2. ↑ Garrett RH, Grisham CM. Principals of Biochemistry with a Human Focus. United States: Brooks/Cole Thomson Learning. 1997.
  3. ↑ Martins Z, Botta O, Fogel ML, Sephton MA, Glavin DP, Watson JS, və b. "Extraterrestrial nucleobases in the Murchison meteorite". Earth and Planetary Science Letters. 270 (1–2). 2008: 130–136. arXiv:0806.2286. Bibcode:2008E&PSL.270..130M. doi:10.1016/j.epsl.2008.03.026.
  4. ↑ "We may all be space aliens: Study". AFP. 20 Aug 2009. 17 June 2008 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 14 Aug 2011.
  5. ↑ Clark RN, Pearson N, Brown RH, Cruikshank DP, Barnes J, Jaumann R, və b. "The Surface Composition of Titan". American Astronomical Society. 44. 2012: 201.02. Bibcode:2012DPS....4420102C.
  6. ↑ "We may all be space aliens: Study". AFP. 20 Aug 2009. 17 June 2008 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 14 Aug 2011.
  7. ↑ "MadSciNet: The 24-hour exploding laboratory". www.madsci.org. 18 July 2005 tarixində arxivləşdirilib.
  8. ↑ Horton HR, Moran LA, Ochs RS, Rawn DJ, Scrimgeour KG. Principles of Biochemistry (3rd). Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. 2002. ISBN 9780130266729.
  9. ↑ Kurinovich MA, Lee JK. "The acidity of uracil and uracil analogs in the gas phase: Four surprisingly acidic sites and biological implications". Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 13 (8). 2002: 985–95. doi:10.1016/S1044-0305(02)00410-5. PMID 12216739.
  10. ↑ Békési A, Vértessy BG. "Uracil in DNA: error or signal?". Science in School. 2011: 18. 23 March 2016 tarixində arxivləşdirilib.
  11. ↑ Wang Z, Mosbaugh DW. "Uracil-DNA glycosylase inhibitor of bacteriophage PBS2: cloning and effects of expression of the inhibitor gene in Escherichia coli". Journal of Bacteriology. 170 (3). March 1988: 1082–91. doi:10.1128/JB.170.3.1082-1091.1988. PMC 210877. PMID 2963806.
  12. ↑ Marlaire R. "NASA reproduces a building block of life in laboratory". NASA. 5 November 2009. 4 March 2016 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 5 Mar 2015.
  13. ↑ Marlaire R. "NASA Ames reproduces the building blocks of life in laboratory". NASA. 3 Mar 2015. 5 March 2015 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 5 Mar 2015.
  14. ↑ Chittenden GJ, Schwartz AW. "Possible pathway for prebiotic uracil synthesis by photodehydrogenation". Nature. 263 (5575). 1976: 350–1. Bibcode:1976Natur.263..350C. doi:10.1038/263350a0. PMID 958495.
  15. ↑ Brown DJ, Evans RF, Cowden WB, Fenn MD. Taylor EC (redaktor). The Pyrimidines. Heterocyclic Compounds. 52. New York, NY: Wiley. 1994. ISBN 9780471506560. 12 May 2018 tarixində arxivləşdirilib.
  16. ↑ Kochetkov, N. K; Budovskii, E. I, redaktorlar Organic Chemistry of Nucleic Acids. Part B. New York: Plenum Press. 1972. doi:10.1007/978-1-4684-2973-2. ISBN 9781468429756.
  17. ↑ Brown EG. Brown EG (redaktor). Ring Nitrogen and Key Biomolecules: The biochemistry of N-heterocycles. Boston, MA: Lluwer Academic Publishers. 1998. doi:10.1007/978-94-011-4906-8. ISBN 9780412835704.
  18. ↑ 1 2 Olson KC, Sun D, Chen G, Sharma AK, Amin S, Ropson IJ, Spratt TE, Lazarus P. "Characterization of Dibenzo[a,l]pyrene-trans-11,12-diol (Dibenzo[def,p]chrysene) Glucuronidation by UDP-Glucuronosyltransferases". Chemical Research in Toxicology. 24 (9). 2011: 1549–59. doi:10.1021/tx200178v. PMC 3177992. PMID 21780761.
  19. ↑ De Gregori S, De Gregori M, Ranzani GN, Allegri M, Minella C, Regazzi M. "Morphine metabolism, transport and brain disposition". Metabolic Brain Disease. 27 (1). 2012: 1–5. doi:10.1007/s11011-011-9274-6. PMC 3276770. PMID 22193538.
  20. ↑ Mashiyama ST, Courtemanche C, Elson-Schwab I, Crott J, Lee BL, Ong CN, və b. "Uracil in DNA, determined by an improved assay, is increased when deoxynucleosides are added to folate-deficient cultured human lymphocytes". Analytical Biochemistry. 330 (1). 2004: 58–69. doi:10.1016/j.ab.2004.03.065. PMID 15183762.
  21. ↑ Hidalgo A, Pompei C, Galli A, Cazzola S. "Uracil as an Index of Lactic Acid Bacteria Contamination of Tomato Products". Journal of Agricultural and Food Chemistry. 53 (2). 2005: 349–55. doi:10.1021/jf0486489. PMID 15656671.
  22. ↑ Pozharskii AF, Soldatenkov AT, Katritzky AR. Heterocycles in Life and Society: An introduction to heterocyclic chemistry and biochemistry and the role of heterocycles in science, technology, medicine, and agriculture. New York, NY: John Wiley and Sons. 1997. ISBN 9780471960348.
  23. ↑ Séron K, Blondel MO, Haguenauer-Tsapis R, Volland C. "Uracil-induced down-regulation of the yeast uracil permease". Journal of Bacteriology. 181 (6). 1999: 1793–1800. doi:10.1128/JB.181.6.1793-1800.1999. PMC 93577. PMID 10074071 – jb.asm.org vasitəsilə.