Lämmastikalused

Lämmastikalus on nukleotiidi koostisse kuuluv lämmastikurikas aromaatne fragment. Lämmastikalused esinevad nii nukleiinhapete (DNA, RNA) koostises kui ka vabades nukleotiidides (nt makroergiline ühend ATP või sekundaarne virgatsaine tsükliline AMP). Lämmastikaluste oluliseks keemiliseks omaduseks on võime osaleda vesiniksidemete loomisel tänu lämmastikuaatomile, mis võib käituda nii vesiniksideme doonorina (juhul, kui see moodustab kovalentset sidet vesinikuaatomiga) kui aktseptorina (juhul, kui lämmastikul on olemas vaba elektronpaar). 

 Lämmastikalused DNA ja RNA koostises 
Modifitseerimata olekus eristatakse DNA koostises nelja lämmastikalust ning RNA koostises samuti nelja lämmastikalust, millest kolm on identsed: DNA ja RNA monomeeride (nukleotiidide) nimetused
Lämmastikalus
Monomeer
Tähis
DNA
RNA
Lämmastikaluse brutovalem
Adeniin
Adenosiinfosfaat
A
X
X
C5H5N5
Guaniin
Guanosiinfosfaat
G
X
X
C5H5N5O
Tsütosiin
Tsütidiinfosfaat
C
X
X
C4H5N3O
Tümiin
Tümidiinfosfaat
T
X

C5H6N2O2
Uratsiil
Uridiinfosfaat
U

X
C4H4N2O2
vasakul|pisi|246x246px|Puriini keemiline struktuur. Numbrid tähistavad aatomeid, mille küljes võivad puriinide derivaatides paikneda asendajad (funktsionaalrühmad).
Adeniin ja guaniin koosnevad kahest tsüklist ja kuuluvad puriinide alla; tsütosiin, tümiin ja uratsiil koosnevad ühest tsüklist ja kuuluvad pürimidiinide alla.
vasakul|pisi|246x246px|Pürimidiini keemiline struktuur.
DNA struktuuri ja kahekordistumise (replikatsiooni) ning RNA sünteesi (transkriptsiooni) seisukohalt on oluline lämmastikaluste nn komplementaarsus ehk lämmastikaluse võime moodustada vesiniksidemeid eelistatult ainult üht tüüpi teise lämmastikalusega. Nii moodustavad omavahel vesiniksidemeid G ja C (kokku 3 vesiniksidet) ning A ja T (DNA struktuuris, kokku 2 vesiniksidet) või A ja U (RNA struktuuris ja RNA sünteesil DNA-st).
pisi|205x205px|Tsütosiini ja selle metüülimisel tekkiva metüültsütosiini struktuurid

 Muutused lämmastikaluste struktuuris 
Elusrakkudes võivad lämmastikalused esineda ka metüleeritud kujul: DNA puhul metüleeritakse enamasti tsütosiini (tekib 5-metüültsütosiin ehk 5-mC) ning RNA puhul lisaks ka adeniini (tekib N6-metüüladeniin ehk m6A). DNA metüleerimine ehk metüülimine on epigeneetiline modifikatsioon, mis mõjutab DNA poolt kodeeritud geenide avaldumist. RNA metüleerimine mõjutab RNA stabiilsust ning mRNA puhul ka translatsiooni.

Lisaks võib teatud lämmastikaluste puhul toimuda deamineerumine ehk aminorühma asendumine karbonüülrühmaga. Deamineerumine võib rakkudes juhtuda iseenesliku ehk spontaanse hüdrolüüsi tõttu, aga ka teatud stressi korral (nn nitrosatiivne stress) või teatud ensüümide (deaminaaside) anomaalselt kõrge aktiivsuse korral. Deamineerumisel tekib adeniinist hüpoksantiin ning tsütosiinist uratsiil. Mõlemad muutused viivad DNA replikatsiooni käigus mutatsioonini, sest hüpoksantiin seostub komplementaarselt guaniiniga (seega tekib A-T paardumise asemel Hx-G) ning uratsiil seostub komplementaarselt adeniiniga (seega tekib C-G paardumise asemel U-A). DNA mutatsioonid on ohtlikud, kuna muutused pärilikkusaines võivad põhjustada haigusi, sh vähki.
pisi|253x253px|Adeniini ja selle deamineerimisel tekkiva hüpoksantiini struktuurid. Deamineerimisel moodustunud karbonüülrühm asendub keto-enoolse tasakaalu tõttu aromaatse hüdroksüülrühmaga.
UV-kiirguse mõjul võivad DNA ahelas kõrvuti paiknevad tümiinid või tsütosiinid tekitada ka omavahel ristsidemeid, moodustades dimeeri. Pürimidiinide dimeeride tuvastamisel rakus käivitub DNA parandus, mis võib kulgeda kas nn valgussõltuva mehhanismi kaudu või nukleotiidi väljalõike-mehhanismi kaudu. Õigeaegselt tuvastamata jäänud pürimidiinide dimeerid võivad aga häirida replikatsiooni ja transkriptsiooni ning põhjustada samuti patoloogilisi seisundeid.
pisi|395x395px|DNA ahelas kõrvuti paiknevate tümidiinide dimeriseerumine UV-kiirguse toimel.

 Viited 

Kategooria:Biokeemia
Kategooria:Molekulaarbioloogia
Kategooria:Lämmastikuühendid