Уридин — пиримидиновый нуклеозид¶
Уридин — рибонуклеозид, состоящий из азотистого основания урацила и пентозы D-рибозы, связанных β-N1-гликозидной связью. Химическая формула — C₉H₁₂N₂O₆, молярная масса — 244,20 г/моль. Уридин является одним из четырёх основных нуклеозидов, входящих в состав рибонуклеиновой кислоты (РНК), наряду с цитидином, аденозином и гуанозином. В отличие от дезоксиуридина, входящего в состав ДНК, уридин содержит рибозу в 2′-положении которой присутствует гидроксильная группа.
¶Строение и свойства
Молекула уридина состоит из двух фрагментов: пиримидинового кольца урацила и рибофуранозного кольца. Азот атом N1 урацила связан с C1′ рибозы. Урацил имеет две карбонильные группы в положениях 2 и 4, что определяет его способность образовывать водородные связи — ключевой фактор для комплементарного спаривания с аденозином в структуре РНК.
Кристаллический уридин представляет собой белое кристаллическое вещество, растворимое в воде. Оптическое вращение составляет [α]D = +4,5° (водный раствор). Ультрафиолетовый спектр характеризуется максимумом поглощения при 262 нм.
¶Биосинтез
В клетках уридин образуется двумя основными путями:
- Де ново синтез. Пиримидиновое кольцо собирается из карбамоилфосфата и аспартата. Ключевой промежуточный продукт — оротовая кислота, которая в форме оротидинмонофосфата (OMP) декарбоксилируется ферментом оротидилатдекарбоксилазой до уридинмонофосфата (УМФ, UMP).
- Спасательный путь (salvage pathway). Урацил фосфорилируется урацилкиназой до уридинмонофосфата либо рибозилируется урацилфосфорибозилтрансферазой непосредственно до уридина.
УМФ далее фосфорилируется до уридиндифосфата (УДФ, UDP) и уридинтрифосфата (УТФ, UTP), которые служат субстратами для синтеза РНК и ряда других соединений.
¶Роль в обмене веществ
Уридинтрифосфат (УТФ) участвует в синтезе рибонуклеиновых кислот. Кроме того, УДФ-сахара (UDP-глюкоза, UDP-галактоза, UDP-глюкуроновая кислота) являются переносчиками сахарных остатков в реакциях гликозилирования — синтезе гликогена, гликопротеинов, гликолипидов и глюкуроновой кислоты, участвующей в конъюгации и выведении ксенобиотиков в печени.
Уридиндифосфатглюкуроновая кислота (UDP-ГК) необходим для реакций глюкуронирования — присоединения глюкуроновой кислоты к лекарственным веществам, билирубину и другим метаболитам, что повышает их растворимость и обеспечивает выведение из организма.
¶Дезоксиуридин и его отличие
Дезоксиуридин (dU) — аналог уридина, в котором 2′-гидроксильная группа рибозы заменена на водород. Этот нуклеозид не входит в состав природной ДНК, однако дезоксиуридинмонофосфат (dUMP) является предшественником дезокситимидинмонофосфата (dTMP): фермент тимидилатсинтетаза метилирует dUMP с помощью N5,N10-метилентетрагидрофолиевой кислоты. Именно на этом уровне действует метотрексат и 5-фторурацил — противоопухолевые препараты, ингибирующие синтез тимидилата.
¶Клиническое и практическое значение
Уридин и его производные нашли применение в нескольких областях:
- Медицина. Уридинтриацетат (новая форма уридина, устойчивая к гидролизу) одобрен для лечения наследственного синдрома мочевины цикла (дефицит оротидилатдекарбоксилазы), а также исследуется при нейродегенеративных заболеваниях. Уридин монофосфат входит в состав некоторых ноотропных препаратов, хотя доказательная база их эффективности остаётся ограниченной.
- Биохимия и молекулярная биология. Уридин и его трифосфат используются в лабораторной практике, в частности при транскрипции in vitro, клонировании и секвенировании РНК.
- Промышленность. Уридин получают из пивных дрожжей и бактериальных культур для использования в качестве сырья при синтезе противовирусных препаратов (например, производных урацила, таких как флуороурацил).
¶История
Уридин был впервые выделен в 1900 году немецким биохимиком Альбрехтом Косселем и его сотрудником Джекобом Аккерманном из РНК дрожжей. Коссель ранее получил из клеточных ядер азотистые основания (аденин, гуанин, цитозин, тимин), за что удостоился Нобелевской премии по физиологии или медицине в 1910 году. Открытие нуклеозидов, включая уридин, стало важным шагом в понимании химической природы нуклеиновых кислот.
¶Литература
- Альбертс Б. и др. Молекулярная биология клетки. — М.: Бином, 2013.
- Строев Е.С., Глазунов В.М. Биохимия: учебник. — М.: Высшая школа, 2018.
- Voet D., Voet J.G. Biochemistry. — Wiley, 2011.