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Nukleoside

Nukleoside (auch Nucleoside) sind organische Moleküle, die aus einer Nukleobase und einer Pentose bestehen. In einer Zelle kommen verschiedene Nukleoside vor, die sich im Basen- oder Zuckeranteil unterscheiden.

Inhaltsverzeichnis

Grundtypen

Die fünf Grundtypen der Nucleoside bestehen entweder aus einer Purin- oder einer Pyrimidin-Base. Wenn sie Bausteine einer RNA sind, ist die Pentose (ein Einfachzucker mit 5 C-Atomen) die Ribose, in der DNA liegt als Pentose die Desoxyribose vor. Die Verknüpfung von Base und Pentose erfolgt bei den Purin-Basen stets über das Stickstoffatom in Position 9, bei den Pyrimidin-Basen über das Stickstoffatom in Position 1, und das C-1 Atom des Zuckers.

Purin-Basen

Nukleobase Nukleosid Desoxynukleosid
Adenin Adenosin, A Desoxyadenosin, dA
Guanin Guanosin, G Desoxyguanosin, dG

Anmerkung: Es ist jeweils nur eine der möglichen tautomeren Strukturen dargestellt.

Pyrimidin-Basen

Nukleobase Nukleosid Desoxynukleosid
Cytosin Cytidin, C Desoxycytidin, dC
Thymin 5-Methyluridin, m5U Desoxythymidin, dT
Uracil Uridin, U Desoxyuridin, dU

Abwandlungen der Grundformen

Neben diesen Grundformen gibt es noch zahlreiche Modifikationen, die vor allem in den tRNAs und rRNAs zu finden sind. Diese veränderten Nukleoside entstehen in der Regel erst nach der Transkription und dienen einer Feineinstellung von Struktur, Aktivität und Spezifität der Moleküle. (Siehe dazu die Artikel tRNA, Basenpaarung und Wobble-Hypothese)

Einen Überblick über die möglichen Abwandlungen soll die folgende Auswahl geben. Zum Vergleich sind die Grundformen ebenfalls angeführt:

Pyrimidin-Nukleoside

Pyrimidin-Nukleoside
Name Symbol Pyrimidin-Grundstrukur R1 R2 R3 R4 R5 R6
Cytidin C Ribose =O -NH2
2-Thiocytidin s2C Ribose =S -NH2
N4-Acetyl-cytidin ac4C Ribose =O -NH-CO-CH3
2’-O-methyl-cytidin m2’G 2’-O-methyl-Ribose =O -NH2
3-Methyl-cytidin m3C Ribose =O -CH3 -NH2
5-Methyl-cytidin m5c Ribose =O -NH2 -CH3
Uridin U Ribose =O =O
2-Thiouridin s2U Ribose =S =O
Pseudouridin P, Ψ, Ψrd -H =O =O Ribose
Dihydrouridin D, UH2, Uh Ribose =O =O -H,-H -H,-H
5-(Carboxyhydroxymethyl)-Uridin chm5U Ribose =O =O -CH(OH)-CO2CH3
5-Carboxymethylaminomethyl-Uridin cmnm5U Ribose =O =O -CHNH-CH2-COOCH3
5-Methylaminomethyl-Uridin mnm5U Ribose =O =O -CH2-NH-CH3
5-Methoxy-carbonylmethyl-Uridin mcm5U Ribose =O =O -CH2COOCH3
5-Methoxy-Uridin mo5U Ribose =O =O -O-CH3
Ribo-Thymidin T Ribose =O =O -CH3


Purin-Nukleoside

Purin-Nukleoside
Name Symbol Purin-Grundstrukur R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9
Adenosin A -NH2 Ribose
1-Methyl-adenosin m1A -CH3 -NH2 Ribose
2-Methyl-adenosin m2A -CH3 -NH2 Ribose
N6-Methyl-adenosin -NHCH3 Ribose
Inosin I =O Ribose
1-Methyl-inosin m1I -CH3 =O Ribose
Guanosin G -NH2 =O Ribose
N2-2,2-Dimethyl-guanosin m22G -N(CH3)2 =O Ribose
N2-2-Methyl-guanosin m2G -NHCH3 =O Ribose
7+-Methyl-guanosin m7G -NH2 =O -CH3 Ribose
2’-O-Methyl-guanosin m2’G -NH2 =O 2’-O-Methyl-ribose


Nukleoside mit verändertem Basengrundgerüst

Queuosin (Q, q)
β-D-Galactosyl-queuosin (galQ)
β-D-Mannosyl-queuosin (manQ)
Archaeosin
Wyosin Wybutoxosin = Y-Botusin (osyw)

Biologische Bedeutung

Wird die Hydroxyl-Gruppe des C-5 Atoms der Pentose eines Nucleosids mit Phosphat verestert, entsteht das entsprechende Nukleotid. Je nach Anzahl der Phosphat-Reste spricht man Mono-, Di- und Triphosphaten.

In den Nukleinsäuren DNA und RNA bilden die Monophosphate die Bausteine. In ihrer Abfolge (der sogenannten Basensequenz) ist die genetische Information codiert.

Medizinische Bedeutung

Nukleosid-Analoga spielen vor allem in der antiretroviralen Therapie (vgl. AIDS) eine große Rolle. Ein Reihe moderner Virostatika enthalten diese Substanzen. Wohl am besten bekannt ist Zovirax®, ein Arzneimittel, das häufig gegen das Herpes simplex (HSV) Virus verschrieben wird und Aciclovir als Wirkstoff enthält. Weiterhin verbreitet ist Ganciclovir, das genau wie Aciclovir ein Guanosin-Analogon ist.

Weitere Basenanaloga die gegen Virusinfektionen verschrieben werden sind z.B. Zidovudine (auch Azidothymidine, kurz AZT), Stavudin, Zalcitabin, Diadenosin, Idoxuridin, Fluridin und Ribavirin.

Einige Medikamente zeigen aber erhebliche Nebenwirkungen weshalb sie für eine Langzeittherapie nur bedingt geeignet sind.

Puromycin

Puromycin (auch Purimycin) ist ein aus dem Bakterium Streptomyces alboniger gewonnenes Nucleosid-Antibiotikum, das die Proteinbiosynthese hemmt und gegen einige Tumore, Amöben, Trypanosomen und Würmer wirksam ist. Da es aber für den Menschen zu giftig ist, wird es nur in Experimenten der Mikrobiologie eingesetzt. Strukturell leitet es sich von Adenosin ab.

Azidothymidin

Azidothymidin (AZT, INN: Zidovudin) war das erste wirksame Arzneistoff gegen das AIDS-Virus. Da es am 3’-Kohlenstoff der Ribose statt einer Hydroxylgruppe eine Azidogruppe aufweist, kann hier bei der Synthese der Virus-DNA die Kette nicht mehr weiterwachsen und es entsteht ein inaktives Provirus.

Siehe auch