Deoxythymidine

Deoxythymidine is de meest voorkomende naam van 1- (2-deoxy-β-D-ribofuranosyl) -5-methyluracil. Ook de naam Thymidine komt veel voor. Deoxythymidine is een belangrijk onderdeel van DNA (deoxyribonucleïnezuur).

Wat is deoxythymidine?

Deoxythymidine is een nucleoside met de molecuulformule C10H14N2O5. Een nucleoside is een molecuul dat bestaat uit een zogenaamde nucleobase en een monosaccharide, de pentose.

Deoxythymidine was een van de eerste bouwstenen van DNA die werd ontdekt. Daarom werd DNA aanvankelijk ook wel thymidylzuur genoemd. Pas veel later werd het omgedoopt tot deoxyribonucleïnezuur. Thymidine is niet alleen een nucleoside van DNA, maar ook een nucleoside van tRNA. Het tRNA is het transfer-RNA.

Chemisch gezien bestaat deoxythymidine uit de basis thymine en de monosaccharide deoxyribose. Beide ringsystemen zijn verbonden door een N-glycosidebinding. Zo kan de basis vrij ronddraaien in het molecuul. Zoals alle pyrimidinenucleosiden is deoxythymidine zuurstabiel.

Functie, effect en taken

Deoxythymidine is een nucleoside dat wordt gevormd uit thymine en deoxyribose. Het is een combinatie van een nucleïnezuurbase (thymine) en een pentose (deoxyribose). Deze verbinding vormt de basisbouwsteen van de nucleïnezuren.

Een nucleïnezuur is een zogenaamd heteropolymeer. Het bestaat uit meerdere nucleotiden die via fosfaatesters met elkaar verbonden zijn. Door het chemische proces van fosforylering worden nucleosiden in nucleotiden ingebouwd. Tijdens fosforylering worden groepen fosfaten of pyrofosfaten overgebracht naar een doelwitmolecuul, in dit geval naar de nucleotiden. Het nucleoside deoxythymidine behoort tot de organische base (nucleobase) thymine. In deze vorm functioneert deoxythymidine als de basisbouwsteen van DNA. DNA is een groot molecuul dat erg rijk is aan fosfor en stikstof. Het fungeert als drager van genetische informatie.

Het DNA bestaat uit twee enkele strengen. Deze lopen in tegengestelde richting. De vorm van deze strengen doet denken aan een touwladder, wat betekent dat de afzonderlijke strengen met elkaar zijn verbonden door een soort bomen. Deze rondhouten zijn elk gevormd uit twee van de organische basen. Naast thymine zijn er ook de basen adenine, cytosine en guanine. Thymine bindt altijd met adenine. Er worden twee waterstofbruggen gevormd tussen de twee basen. Het DNA bevindt zich in de celkernen van lichaamscellen.

De taak van het DNA en dus ook de taak van deoxythymidine is het opslaan van genetische informatie. Bovendien codeert het de biosynthese van eiwitten en dus tot op zekere hoogte de "blauwdruk" van het respectieve levende wezen. Alle processen in het lichaam worden hierdoor beïnvloed. Storingen in het DNA leiden dus ook tot ernstige verstoringen in het lichaam.

Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden

In principe bestaat deoxythymidine alleen uit koolstof, waterstof, stikstof en zuurstof. Het lichaam zou ook zelf nucleosiden kunnen synthetiseren.

De synthese is echter vrij complex en zeer tijdrovend, zodat slechts een deel van het deoxythymidine op deze manier wordt geproduceerd. Om energie te besparen, voert het lichaam een ​​soort recycling uit en gebruikt het de zogenaamde bergingsroute. Purines worden gemaakt wanneer nucleïnezuren worden afgebroken. Via verschillende chemische processen kunnen nucleotiden en dus ook nucleosiden uit deze purinebasen worden gewonnen.

Ziekten en aandoeningen

Een verslechtering van deoxythymidine kan leiden tot DNA-schade. Mogelijke oorzaken van DNA-schade zijn defecte stofwisselingsprocessen, chemische stoffen of ioniserende straling. De ioniserende straling omvat bijvoorbeeld UV-straling. Een ziekte waarbij DNA een belangrijke rol speelt, is kanker.

Elke dag vermenigvuldigen zich tientallen miljoenen cellen in het menselijk lichaam. Voor een vlotte reproductie is het belangrijk dat het DNA onbeschadigd, compleet en vrij van defecten is. Alleen op deze manier kan alle relevante genetische informatie worden doorgegeven aan de dochtercellen.Factoren als UV-straling, chemicaliën, vrije radicalen of hoogenergetische straling kunnen niet alleen celweefsel beschadigen, maar ook leiden tot fouten in de duplicatie van DNA tijdens de celdeling. Als gevolg hiervan bevat de genetische informatie onjuiste informatie. Meestal hebben de cellen een reparatiemechanisme. Op deze manier kunnen kleine beschadigingen aan het genoom daadwerkelijk worden gerepareerd.

Het kan echter voorkomen dat de schade wordt doorgegeven aan de dochtercellen. Men spreekt hier van mutaties in de genetische samenstelling. Als er te veel mutaties in het DNA zijn, initiëren gezonde cellen gewoonlijk geprogrammeerde celdood (apoptose) en vernietigen ze zichzelf. Dit om te voorkomen dat de genetische schade zich verder verspreidt. Celdood wordt geïnitieerd door verschillende signaalzenders. Schade aan deze signaalzenders blijkt een belangrijke rol te spelen bij het ontstaan ​​van kanker. Als ze niet reageren, vernietigen de cellen elkaar niet en wordt de schade aan het DNA overgedragen van celgeneratie op celgeneratie.

Thymine en dus ook deoxythymidine lijken bijzonder belangrijk te zijn bij de verwerking van UV-straling. Zoals eerder vermeld, kan UV-straling leiden tot DNA-mutaties. CPD-schade komt vooral veel voor als gevolg van UV-straling. Bij deze CPD-schade combineren twee thymine-bouwstenen meestal om een ​​zogenaamd dimeer te vormen en vormen ze een solide eenheid. Hierdoor is het DNA niet meer goed af te lezen en dit leidt tot celdood of, in het ergste geval, huidkanker.

Dit proces is slechts een picoseconde voltooid nadat de UV-stralen zijn geabsorbeerd. Om dit te doen, moeten de thyminebasen zich in een specifieke opstelling bevinden. Omdat dit niet zo vaak het geval is, is de schade door UV-straling nog beperkt. Als het genetisch materiaal echter zodanig wordt vervormd dat er meer thymines in de juiste rangschikking zitten, is er ook een verhoogde vorming van dimeren en dus grotere schade in het DNA.