From Wikipedia, the free encyclopedia
Ուրացիլ (խորհրդանիշ U կամ Ura) ՌՆԹ-ի չորս նուկլեոտիդներից մեկն է։ Մյուսներն են ադենինը (A), ցիտոզինը (C) և գուանինը (G): ՌՆԹ-ում ուրացիլը միանում է ադենինին երկու ջրածնային կապերի միջոցով։ ԴՆԹ-ում ուրացիլային նուկլեոտիդը փոխարինվում է թիմինով (T): Ուրացիլը թիմինի դեմեթիլացված ձև է:
Ուրացիլը սովորական և բնական ծագում ունեցող պիրիմիդինի ածանցյալ է[1]։ «Ուրացիլ» անվանումը ստեղծվել է 1885 թվականին գերմանացի քիմիկոս Ռոբերտ Բեհրենդի կողմից, ով փորձում էր սինթեզել միզաթթվի ածանցյալները[2]։ Սկզբնապես հայտնաբերվել է 1900 թվականին Ալբերտո Ասկոլիի կողմից, այն մեկուսացվել է խմորիչի նուկլեինի հիդրոլիզով[3]։ այն հայտնաբերվել է նաև խոշոր եղջերավոր կենդանիների թիմուսում և փայծաղում, ծովատառեխի սերմնահեղուկում և ցորենի ծիլերում[4]։ Այն չհագեցած միացություն է, որն ունի լույս կլանելու հատկություն[5]։
Հիմնվելով Մուրչիսոնի երկնաքարում հայտնաբերված օրգանական միացությունների 12C/13C իզոտոպային հարաբերակցության վրա՝ ենթադրվում է, որ ուրացիլը, քսանտինը և հարակից մոլեկուլները կարող են ձևավորվել նաև արտաերկրային ճանապարհով,ոչ ԵՐկիր մոլորակում[6][7]։ Սատուրնի համակարգում պտտվող Cassini տվյալները ցույց են տալիս, որ ուրացիլը կա նաև Տիտանի արբանյակի մակերեսին[8]։
ՌՆԹ-ում ուրացիլային հիմքը զուգակցվում է ադենինի հետ և ԴՆԹ-ի տրանսկրիպացիայի ժամանակ փոխարինում է թիմինին: Ուրացիլի մեթիլացումը առաջացնում է թիմին[9]։ ԴՆԹ-ում ուրացիլով տիմինի էվոլյուցիոն փոխարինումը կարող է մեծացնել ԴՆԹ-ի կայունությունը և բարելավել ԴՆԹ-ի վերարտադրության արդյունավետությունը (քննարկվում է ստորև): Ուրացիլը զուգակցվում է ադենինի հետ ջրածնային կապի միջոցով: Ադենինի հետ հիմքի զուգակցման ժամանակ ուրացիլը գործում է և՛ որպես ջրածնային կապի ընդունող, և՛ ջրածնային կապի դոնոր: ՌՆԹ-ում ուրացիլը կապվում է ռիբոզային շաքարի հետ՝ առաջացնելով ռիբոնուկլեոտիդ ուրիդին: Երբ ֆոսֆատը միանում է ուրիդինին, առաջանում է ուրիդին 5'-մոնոֆոսֆատ[5]
Ուրացիլը ենթարկվում է ամիդ-իմիդային թթու տավտոմերային տեղաշարժերի, քանի որ ցանկացած միջուկային անկայունություն, որը մոլեկուլը կարող է ունենալ պաշտոնական արոմատիկության բացակայությունից, փոխհատուցվում է ցիկլային-ամիդային կայունությամբ[4]։ Tնա ամիդային տաուտոմերը կոչվում է լակտամային կառուցվածք, մինչդեռ իմիդային թթու տաուտոմերը կոչվում է լակտամային կառուցվածք: Այս տավտոմերային ձևերը գերակշռում են pH 7-ում: Լակտամային կառուցվածքը ուրացիլի ամենատարածված ձևն է:
Ուրացիլը նաև վերափոխում է իրեն՝ ձևավորելով նուկլեոտիդներ՝ ենթարկվելով մի շարք ֆոսֆորիբոսիլտրանսֆերազային ռեակցիաների[1]։Ուրացիլի քայքայման արդյունքում առաջանում են β-ալանինի, ածխածնի երկօքսիդի և ամոնիակ սուբստրատները[1]։
Ուրացիլի օքսիդատիվ քայքայումից առաջանում է միզանյութ և մալեյնաթթու H2O2 և Fe2+ կամ երկատոմային թթվածնի և Fe2+-ի առկայության դեպքում:.
Ուրացիլը թույլ թթու է[10]։ Բացասական լիցքը դրվում է թթվածնի անիոնի վրա և առաջացնում է 12-ից փոքր կամ հավասար pKa: Հիմնական pKa = −3,4, մինչդեռ թթվային pKa-ն = 9,389: Գազային փուլում ուրացիլն ունի չորս տեղայնություններ, որոնք ավելի թթվային են, քան ջուրը.[11]
Ուրացիլը հազվադեպ է հայտնաբերվել ԴՆԹ-ում, և դա կարող է լինել էվոլյուցիոն փոփոխություն՝ գենետիկ կայունությունը բարձրացնելու համար: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ցիտոսինը կարող է ինքնաբերաբար դեամինանալ՝ հիդրոլիտիկ դեամինացիայի միջոցով առաջացնելով ուրացիլ: Հետևաբար, եթե գոյություն ունենար մի օրգանիզմ, որն իր ԴՆԹ-ում օգտագործեր ուրացիլ, ապա ցիտոզինի (որը ենթարկվում է հիմքերի զուգավորման գուանինի) դեամինացմանը ԴՆԹ-ի սինթեզի ընթացքում կհանգեցներ ուրացիլի ձևավորմանը (որը կզույգեր ադենինի հետ): Ուրացիլ-ԴՆԹ գլիկոզիդազը վերացնում է ուրացիլային հիմքերը երկշղթա ԴՆԹ-ից: Հետևաբար, այս ֆերմենտը կճանաչի և կվերացնի ուրացիլի երկու տեսակները՝ բնական ներկառուցվածը և ցիտոզինի դեամինացիայի արդյունքում ձևավորվածը, ինչը կառաջարկի անհարկի և ոչ պատշաճ վերականգնողական գործընթացներ[12]։
Ենթադրվում է, որ այս խնդիրը լուծվել է էվոլյուցիայի տեսանկյունից, այսինքն՝ ուրացիլը «պիտակավորելով» (մեթիլավորելով): Մեթիլացված ուրացիլը նույնական է թիմինին: Այստեղից էլ առաջացել է այն վարկածը, որ ժամանակի ընթացքում թիմինը դարձել է ԴՆԹ-ում ստանդարտ՝ ուրացիլի փոխարեն: Այսպիսով, բջիջները շարունակում են օգտագործել ուրացիլը ՌՆԹ-ում, և ոչ թե ԴՆԹ-ում, քանի որ ՌՆԹ-ն ավելի կարճ կյանք ունի, քան ԴՆԹ-ն, և ուրացիլի հետ կապված ցանկացած պոտենցիալ սխալ չի հանգեցնում տեւական վնասի: Ըստ երևույթին, կա՛մ չի եղել էվոլյուցիոն ճնշում ՌՆԹ-ում ուրացիլը թիմինով փոխարինելու համար, կա՛մ ուրացիլն ունի որոշ քիմիական հատկություն, որն օգտակար է ՌՆԹ-ում, ինչի հետևանքով էլ բացակայում է թիմինը: Ուրացիլ պարունակող ԴՆԹ-ը դեռ գոյություն ունի, օրինակ՝
2009թ. հոկտեմբերին հրապարակված գիտական հոդվածում ՆԱՍԱ-ի գիտնականները հայտնել են, որ ուրացիլը վերարտադրել են պիրիմիդինից՝ այն ուլտրամանուշակագույն լույսի տակ տարածելով տիեզերանման պայմաններում: Սա ենթադրում է, որ աշխարհում ՌՆԹ-ի ուրացիլի սկզբնական աղբյուրը կարող էր լինել պանսպերմիան[14]։ Վերջերս՝ 2015 թվականի մարտին, ՆԱՍԱ-ի գիտնականները հայտնեցին, որ առաջին անգամ կյանքի լրացուցիչ բարդ ԴՆԹ և ՌՆԹ օրգանական միացություններ, ներառյալ ուրացիլը, ցիտոսինը և թիմինը, ձևավորվել են լաբորատորիայում արտաքին տիեզերքի պայմաններում՝ օգտագործելով սկզբնական քիմիական նյութեր, որպես պիրիմիդին, որը հայտնաբերված է երկնաքարերում: Պիրիմիդինը, ինչպես պոլիցիկլիկ անուշաբույր ածխաջրածինները (PAHs)՝ Տիեզերքում հայտնաբերված ամենաածխածինով հարուստ քիմիական նյութը, հնարավոր է, որ ձևավորվել է կարմիր հսկաների կամ միջաստղային փոշու և գազային ամպերի մեջ, ըստ գիտնականների[15]։
Ուրացիլի բազմաթիվ լաբորատոր սինթեզներ կան: Առաջին ռեակցիան սինթեզներից ամենապարզն է՝ ցիտոզինին ջուր ավելացնելով՝ ուրացիլ և ամոնիակ արտադրելու համար[1]։
C4H5N3O + H2O → C4H4N2O2 + NH3
Ուրացիլը սինթեզելու ամենատարածված ձևը խնձորաթթվի խտացումն է միզանյութի հետ՝ ծծմբաթթվի մեջ[4]։
C4H4O4 + NH2CONH2 → C4H4N2O2 + 2 H2O + CO
Ուրացիլը կարող է նաև սինթեզվել թիուրացիլի կրկնակի տարրալուծմամբ ջրային քլորաքացախաթթվի մեջ[4]
5,6-դիուրացիլի ֆոտոդեհիդրոգենացումը, որը սինթեզվում է միզանյութի հետ բետա-ալանինի փոխազդեցությամբ, առաջացնում է ուրացիլ[16]
Ուրացիլը հեշտությամբ ենթարկվում է կանոնավոր ռեակցիաների՝ ներառյալ օքսիդացումը, նիտրացումը և ալկիլացումը: Մինչդեռ ֆենոլի (PhOH) և նատրիումի հիպոքլորիտի (NaOCl) առկայության դեպքում ուրացիլը կարող է տեսանելի լինել ուլտրամանուշակագույն լույսի ներքո[4]։ Ուրացիլը նաև կարող է ռեակցվել հալոգենների հետ մեկից ավելի ուժեղ էլեկտրոն դոնոր խմբերի առկայության պատճառով[4]։
Ուրացիլը հեշտությամբ ենթարկվում է ռիբոզային շաքարների և ֆոսֆատների ավելացմանը, որպեսզի մասնակցի սինթեզին և հետագա ռեակցիաներին: Ուրացիլը դառնում է ուրիդին, ուրիդին մոնոֆոսֆատ (UMP), ուրիդին դիֆոսֆատ (UDP), ուրիդին տրիֆոսֆատ (UTP) և ուրիդին դիֆոսֆատ գլյուկոզա (UDP-գլյուկոզա): Այս մոլեկուլներից յուրաքանչյուրը սինթեզվում է մարմնում և ունի հատուկ գործառույթներ։
Երբ ուրացիլը փոխազդում է անջուր հիդրազինի հետ, տեղի է ունենում առաջին կարգի կինետիկ ռեակցիա, և ուրացիլային օղակը բացվում է[17]։ Եթե ռեակցիայի pH-ն ավելանում է մինչև 10,5, ապա ձևավորվում է ուրացիլային անիոն, ինչի արդյունքում ռեակցիան շատ ավելի դանդաղ է ընթանում: Ռեակցիայի նույն դանդաղումը տեղի է ունենում, եթե pH-ն նվազում է՝ հիդրազինի պրոտոնացիայի պատճառով[17]։ Ուրացիլի ռեակտիվությունը մնում է անփոփոխ, նույնիսկ եթե ջերմաստիճանը փոխվում է[17]։
Ուրացիլի օգտագործումը օգնում է իրականացնել բազմաթիվ ֆերմենտների սինթեզ, որոնք անհրաժեշտ են բջիջների աշխատանքի համար՝ կապված ռիբոզների և ֆոսֆատների հետ: Uracil-ը ծառայում է որպես ալոստերիկ կարգավորիչ և կոֆերմենտ կենդանիների և բույսերի ռեակցիաների համար[18]։ UMP-ն վերահսկում է կարբամոիլ ֆոսֆատ սինթետազի և ասպարտատ տրանսկարբամոյլազի ակտիվությունը բույսերում, մինչդեռ UDP-ն և UTP-ն կարգավորում են CPSase II-ի ակտիվությունը կենդանիների մոտ: UDP-գլյուկոզան կարգավորում է գլյուկոզայի փոխակերպումը գալակտոզայի լյարդում և այլ հյուսվածքներում ածխաջրերի նյութափոխանակության գործընթացում[18]։ Ուրացիլը նաև մասնակցում է պոլիսախարիդների կենսասինթեզին և ալդեհիդներ պարունակող շաքարների տեղափոխմանը[18]։ Ուրացիլը կարևոր է բազմաթիվ քաղցկեղածին նյութերի, օրինակ՝ ծխախոտի ծխի մեջ հայտնաբերված թունավոր նյութերի դետոքսիկացման համար[19]։ Ուրացիլը նաև պահանջվում է դետոքսիկացնելու համար շատ դեղամիջոցներ, ինչպիսիք են կանաբինոիդները (THC)[20] և մորֆին (օփիոիդներ)[21]։ Այն կարող է նաև փոքր-ինչ մեծացնել քաղցկեղի առաջացման վտանգը արտասովոր դեպքերում, երբ օրգանիզմում ֆոլաթթվի չափազանց շատ պակաս կա[22]։
Ուրացիլը կարող է օգտագործվել որպես դեղագործական միջոց: Երբ տարրական ֆտորը փոխազդում է ուրացիլի հետ, նրանք արտադրում են 5-ֆտորուրացիլ։ 5-Fluorouracil-ը հակաքաղցկեղային դեղամիջոց է (հակամետաբոլիտ), որն օգտագործվում է որպես ուրացիլ վերածվելու համար նուկլեինաթթվի վերարտադրության գործընթացում[1]։ Քանի որ 5-ֆտորուրացիլն իր ձևով նման է ուրացիլին , բայց չի ենթարկվում նույն քիմիական հատկություններին ինչ ուրացիլը, ապա կարող ենք ասել ,որ դեղամիջոցն արգելակում է ՌՆԹ-ի տրանսկրիպցիոն ֆերմենտները՝ դրանով իսկ արգելափակելով ՌՆԹ-ի սինթեզը և դադարեցնելով քաղցկեղային բջիջների աճը[1]։ Ուրացիլը կարող է օգտագործվել նաև կոֆեինի սինթեզում[23]։ Ուրացիլը նաև արդյունք է ցույց տվել որպես ՄԻԱՎ-ի վիրուսային կապսիդի ինհիբիտոր[24]։ Ուրացիլի ածանցյալներն ունեն հակատուբերկուլյոզային և հակալեյշմանային ակտիվություն[25]։
Ուրացիլը կարող է օգտագործվել լոլիկի մանրէաբանական աղտոտվածությունը որոշելու համար: Ուրացիլի առկայությունը վկայում է պտղի կաթնաթթվային բակտերիաների աղտոտման մասին[26]։ Թունաքիմիկատներում օգտագործվում են ուրացիլի ածանցյալները, որոնք պարունակում են դիազինի օղակ[27]։ Ուրացիլի ածանցյալները ավելի հաճախ օգտագործվում են որպես հակաֆոտոսինթետիկ թունաքիմիկատներ՝ ոչնչացնելով բամբակի, շաքարի ճակնդեղի, շաղգամի, սոյայի, ոլոռի, արևածաղկի մշակաբույսերի, խաղողի, հատապտուղների տնկարկների և այգիների մոլախոտերը[27]։
Խմորիչի մեջ ուրացիլային կոնցենտրացիաները հակադարձ համեմատական են ուրացիլային պերմեազին[28]։
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.