Apa itu Ribosa, struktur dan fungsi

Ribosa adalah gula dan karbohidrat sederhana dengan rumus molekul C5H10O5 dan komposisi bentuk linier H− (C = O) – (CHOH) 4 − H. Bentuk yang terjadi secara alami, d-ribosa, adalah komponen ribonukleotida dari mana RNA dibangun, dan oleh karena itu senyawa ini diperlukan untuk pengkodean, penguraian kode, regulasi, dan ekspresi gen.

Ribosa memiliki analog struktural, deoksiribosa, yang merupakan komponen penting dari DNA. l-Ribosa adalah gula tidak alami yang pertama kali disiapkan oleh Emil Fischer dan Oscar Piloty pada tahun 1891. Baru pada tahun 1909 Phoebus Levene dan Walter Jacobs menyadari bahwa d-ribosa adalah produk alami, enansiomer produk Fischer dan Piloty, dan komponen penting asam nukleat.  Fischer memilih nama “ribosa” karena susunan ulang sebagian nama gula lain, arabinosa, di mana ribosa merupakan epimer pada karbon 2 ‘; kedua nama tersebut juga berhubungan dengan permen karet arab, dari mana arabinosa pertama kali diisolasi dan dari mana mereka membuat l-ribosa.

Seperti kebanyakan gula, ribosa ada sebagai campuran dari bentuk-bentuk siklik dalam keseimbangan dengan bentuk liniernya, dan ini mudah saling berhubungan terutama dalam larutan air.  Nama “ribosa” digunakan dalam biokimia dan biologi untuk merujuk ke semua bentuk ini, meskipun nama yang lebih spesifik untuk masing-masing digunakan ketika diperlukan.

Dalam bentuk liniernya, ribosa dapat dikenali sebagai gula pentosa dengan semua gugus fungsi hidroksilnya pada sisi yang sama dalam proyeksi Fischer-nya. d-Ribosa memiliki gugus hidroksil ini di sisi kanan dan dikaitkan dengan nama sistematis (2R, 3R, 4R) -2,3,4,5-tetrahydroxypentanal, sedangkan l-ribosa memiliki gugus hidroksilnya muncul di sisi kiri dalam proyeksi Fischer.

Siklisasi ribosa terjadi melalui pembentukan hemiasetal karena serangan terhadap aldehida oleh gugus hidroksil C4 ‘untuk menghasilkan bentuk furanosa atau oleh gugus hidroksil C5’ untuk menghasilkan bentuk piranosa. Dalam setiap kasus, ada dua kemungkinan hasil geometris, dinamai α- dan β- dan dikenal sebagai anomer, tergantung pada stereokimia pada atom karbon hemiacetal (“karbon anomerik”). Pada suhu kamar, sekitar 76% dari d-ribosa hadir dalam bentuk piranosa [8]: 228 (α: β = 1: 2) [10] dan 24% dalam bentuk furanosa [8]: 228 (α: β = 1: 3), [10] dengan hanya sekitar 0,1% dari bentuk linear yang ada. [11] [12]

Ribonukleosida adenosin, sitidin, guanosin, dan uridin adalah semua turunan dari β-d-ribofuranosa. Spesies penting secara metabolik yang termasuk ribosa terfosforilasi meliputi ADP, ATP, koenzim A, dan NADH. cAMP dan cGMP berfungsi sebagai pembawa pesan sekunder di beberapa jalur pensinyalan dan juga merupakan turunan ribosa. Bagian ribosa muncul dalam beberapa agen farmasi, termasuk antibiotik neomycin dan paromomycin.

Sumber

Pada November 2019, para ilmuwan melaporkan mendeteksi, untuk pertama kalinya, molekul gula, termasuk ribosa, dalam meteorit, menunjukkan bahwa proses kimiawi pada asteroid dapat menghasilkan beberapa bahan bio-esensial yang penting bagi kehidupan, dan mendukung gagasan tentang dunia RNA sebelum asal usul kehidupan berbasis DNA di Bumi, dan mungkin, juga, gagasan panspermia.

Struktur

Ribosa adalah aldopentosa (monosakarida yang mengandung lima atom karbon) yang, dalam bentuk rantai terbuka, memiliki gugus fungsi aldehida di salah satu ujungnya. Dalam skema penomoran konvensional untuk monosakarida, atom karbon diberi nomor dari C1 ‘(dalam kelompok aldehida) hingga C5’. Turunan deoksiribosa yang ditemukan dalam DNA berbeda dari ribosa dengan memiliki atom hidrogen sebagai pengganti gugus hidroksil pada C2 ‘. Gugus hidroksil ini melakukan fungsi dalam splicing RNA.

Seperti banyak monosakarida, ribosa ada dalam kesetimbangan di antara 5 bentuk — bentuk linear H− (C = O) – (CHOH) 4 – H dan salah satu dari dua bentuk cincin: α- atau β-ribofuranosa (“C3′-endo “), dengan cincin tetrahydrofuran beranggota lima, dan α- atau β-ribopyranose (” C2’-endo “), dengan cincin tetrahyropyran beranggota enam.

“D-” dalam nama d-ribosa mengacu pada stereokimia dari atom karbon kiral yang paling jauh dari kelompok aldehida (C4 ‘). Dalam d-ribosa, seperti pada semua gula-d, atom karbon ini memiliki konfigurasi yang sama seperti pada d-gliseraldehida.

Ketika gula ribosa berada dalam nukleosida dan nukleotida, sudut puntir untuk rotasi yang mencakup ikatan mempengaruhi konfigurasi nukleosida dan nukleotida masing-masing. Struktur sekunder asam nukleat ditentukan oleh rotasi 7 sudut puntirnya. Memiliki sejumlah besar sudut torsi memungkinkan fleksibilitas molekul yang lebih besar. Namun, karena gula-gula ini memiliki tingkat fleksibilitas yang lebih tinggi, gula menyebabkan banyak masalah ketika mensimulasikan kondisi untuk molekul RNA karena ada begitu banyak konfirmasi ribosa yang berbeda. struktur ribosa

Fungsi

Ribosa memainkan banyak peran penting dalam metabolisme, yang berarti terlibat dalam banyak biokimia. Ribosa digunakan sebagai bahan dasar untuk banyak sinyal dan produk di seluruh jalur metabolisme. Salah satu produk terpenting dari jalur metabolisme adalah adenosin trifosfat (ATP), yang menyediakan energi yang mendorong proses dalam sel. ATP berasal dari ribosa; mengandung satu ribosa, tiga gugus fosfat, dan basa adenin. ATP dibuat selama respirasi seluler dari adenosin difosfat (ATP dengan satu kelompok fosfat lebih sedikit).

Jalur pensinyalan

Ribosa juga memainkan peran utama dalam jalur pensinyalan karena merupakan blok pembangun dalam molekul pensinyalan sekunder seperti siklik adenosin monofosfat (cAMP) yang diturunkan dari ATP. Satu kasus khusus di mana cAMP digunakan adalah dalam jalur pensinyalan yang bergantung pada cAMP. Dalam jalur pensinyalan cAMP, reseptor hormon stimulan atau penghambat diaktivasi oleh molekul sinyal. Reseptor ini terkait dengan G-protein regulatif atau penghambat. Ketika G-protein stimulatif diaktifkan, adenylyl cyclase mengkatalisasi ATP menjadi cAMP dengan menggunakan Mg2 + atau Mn2 +. cAMP, pembawa pesan sekunder, kemudian mengaktifkan protein kinase A, yang merupakan enzim yang mengatur metabolisme sel. Protein kinase A mengatur enzim metabolisme oleh fosforilasi yang menyebabkan perubahan sel tergantung pada molekul sinyal asli. Yang sebaliknya terjadi ketika protein G penghambatan diaktifkan; G-protein menghambat adenylyl cyclase dan ATP tidak dikonversi menjadi cAMP.

DNA dan RNA

DNA mengandung bentuk ribosa terdeoksigenasi yang disebut deoksiribosa. Perbedaan antara ribosa dan deoksiribosa adalah adanya gugus OH pada karbon 2 ‘dari cincin dalam ribosa, membuat ribosa kurang stabil daripada deoksiribosa dan lebih rentan terhadap hidrolisis.

Metabolisme

Ribosa disebut sebagai “mata uang molekul” karena keterlibatannya dalam transfer energi intraseluler. Misalnya, nikotinamida adenin dinukleotida (NAD), flavin adenin dinukleotida (FAD), dan nikotinamida adenin dinukleotida fosfat (NADP) semuanya mengandung bagian d-ribofuranosa. Mereka masing-masing dapat diturunkan dari d-ribosa setelah dikonversi menjadi d-ribosa 5-fosfat oleh enzim ribokinase. NAD, FAD, dan NADP bertindak sebagai akseptor elektron dalam reaksi redoks biokimiawi dalam jalur metabolisme utama termasuk glikolisis, siklus asam sitrat, fermentasi, dan rantai transpor elektron.

Loading...