Ουρακίλη

Η ουρακίλη (xημικός τύπος C₄H₄N₂O₂) αποτελεί μία ετεροκυκλική ένωση που εμπεριέχει αρωματικό δακτύλιο. Συνιστά μία από τις αζωτούχες βάσεις των νουκλεοτιδίων και ανήκει στην οικογένεια των πυριμιδινών. Συμμετέχει κατά κύριο λόγο στη δομή του RNA, αλλά έχει βρεθεί και στο DNA ορισμένων βακτηριοφάγων. Στο μόριο του RNA σχηματίζει διπλό δεσμό υδρογόνου με την αδενίνη. Η ουρακίλη ανακαλύφθηκε αρχικά το 1900 και απομονώθηκε μέσω υδρόλυσης πυρήνων ζυμομυκήτων που βρέθηκαν σε θύμο αδένα και σπλήνα βοοειδούς, σπέρμα ρέγγας και φύτρο σίτου.

Βιοσύνθεση Πυριμιδινών

Τα νουκλεοτίδια μπορούν να συντεθούν μέσω των πορειών de novo ή περίσωσης. Στις de novo πορείες δομικοί λίθοι των νουκλεοτιδίων αποτελούν απλούστερες ενώσεις. Αντίθετα, στις αντιδράσεις περίσωσης οι ήδη συντιθέμενες βάσεις ανακτώνται και επανασυνδέονται με μία μονάδα ριβόζης. 
Κατά τη de novo σύνθεση των πυριμιδινών συντίθεται πρώτα ο δακτύλιος, ο οποίος στη συνέχεια προσαρτάται στη ριβόζη για να δημιουργηθεί ένα πυριμιδινικό νουκλεοτίδιο. Οι πυριμιδινικοί δακτύλιοι συναρμολογούνται από όξινο ανθρακικό (HCO₃), ασπαραγινικό οξύ και αμμωνία. Πρώτο βήμα είναι η σύνθεση του φωσφορικού καρβαμοϋλίου από όξινο ανθρακικό και την αμμωνία ΝΗ₃. Η αντίδραση αυτή καταλύεται από τη συνθετάση του φωσφορικού καρβαμοϋλίου. Το φωσφορικό καρβαμοΰλιο αντιδρά με το ασπαραγινικό για να σχηματίσει το καρβαμοϋλο-ασπαραγινικό.  Η αντίδραση καταλύεται από την ασπαραγινική τρανσκαρβαμοϋλάση. Στη συνέχεια το καρβαμοϋλο-ασπαραγινικό κυκλοποιείται προς σχηματισμό του διυδροοροτικού, το οποίο οξειδώνεται από το ΝΑD+ για να σχηματίσει το οροτικό. Στη συνέχεια το οροτικό ενώνεται με την  5-φωσφο-1- πυροφωσφορική ριβόζη (PRPP) και σχηματίζεται το οροτιδυλικό. Το ένζυμο που καταλύει την αντίδραση είναι η πυριμιδινική φωσφο-ριβοζυλο-μεταφοράση. Το οροτιδυλικό στη συνέχεια αποκαρβοξυλιώνεται σε ουριδιλικό (UMP), το οποίο αποτελεί κύριο πυριμιδινικό νουκλεοτίδιο, πρόδρομος του RNA. Το ένζυμο που καταλύει την αντίδραση είναι η αποκαρβοξυλάση του οροτιδυλικού.  Από την αλληλουχία των παραπάνω αντιδράσεων προκύπτει ότι τα άτομα C-₂ και Ν-₃ του πυριμιδινικού δακτυλίου προέρχονται από το φωσφορικό καρβαμοΰλιο, ενώ τα άλλα άτομα του δακτυλίου προέρχονται από το ασπαραγινικό.

Αντιδράσεις

Η ουρακίλη υπόκειται σε διάφορες αντιδράσεις όπως η οξείδωση, μετατροπή σε νιτρικά και αλκυλίωση, ενώ ταυτόχρονα έχει την ικανότητα να αντιδρά με  αλογόνα εξαιτίας της παρουσίας περισσότερων από ενός ισχυρών δοτών ηλεκτρονίων. Παρουσία υποχλωριώδους φαινόλης / νατρίου (PhOH / NaOCl), η ουρακίλη μπορεί να εμφανιστεί στην κυανή περιοχή του υπεριώδους φωτός.

Χρήση

Η ουρακίλη μπορεί να αξιοποιηθεί ως θεραπευτικός στόχος  με αντικαρκινικές ιδιότητες. Όταν το στοιχειακό φθόριο αντιδρά με ουρακίλη, παράγεται 5-φθοροουρακίλη. Η 5-φθοροουρακίλη είναι ένα αντικαρκινικό φάρμακο (αντιμεταβολίτης) που χρησιμοποιείται για να «μεταμφιεστεί» ως ουρακίλη κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αντιγραφής του νουκλεϊνικού οξέος. Το μόριο αφαιρεί επίσης τα ένζυμα που συμμετέχουν στη διαδικασία,  ώστε να ενσωματωθεί αυτή η ένωση στην αντιγραφή και όχι στην ουρακίλη, με αποτέλεσμα το βιολογικό πολυμερές (καρκίνος) να μην συνεχίσει να αντιγράφεται.Επίσης συμμετέχει  στη βιοσύνθεση πολλών ενζύμων σε ζωικούς και φυτικούς οργανισμούς, τα οποία είναι απαραίτητα για τη λειτουργία των κυττάρων, μέσω της σύνδεσης με ριβόζες και φωσφορικά άλατα. Η ουρακίλη χρησιμεύει ως αλλοστερικός ρυθμιστής και συνένζυμο για αντιδράσεις στο ανθρώπινο σώμα και στα φυτά. Το UMP ελέγχει τη δράση της συνθετάσης καρβαμοϋλο-φωσφορικού άλατος και της ασπαρτικής τρανκαρβαμοϋλάσης σε φυτά, ενώ τα UDP και UTP απαιτούν δραστικότητα CPSase II σε ζώα. Η UDP-γλυκόζη ρυθμίζει τη μετατροπή της γλυκόζης σε γαλακτόζη στο ήπαρ και άλλους ιστούς στη διαδικασία του μεταβολισμού των υδατανθράκων. Η ουρακίλη εμπλέκεται επίσης στη βιοσύνθεση των πολυσακχαριτών και στη μεταφορά σακχάρων που περιέχουν αλδεΰδες .