Guanin

Guanin ist als eine der vier Nukleinbasen Grundbaustein von DNA und RNA; es ist aber auch in anderen biologisch bedeutsamen Molekülen vorhanden, beispielsweise im Guanosintriphosphat (GTP).

Guanin paart sich in der doppelsträngigen DNA unter Ausbildung von drei Wasserstoffbrücken immer mit dem komplementären Cytosin. Wegen dieser drei Wasserstoffbrücken ist DNA mit viel Guanin und Cytosin im Verhältnis stabiler als DNA mit vielen Adenin- und Thyminbasen (ebenfalls korrespondierende Basen in der DNA), da durch diese nur zwei Wasserstoffbrücken ausgebildet werden. Guanin gehört zusammen mit Adenin zu den Purinen.

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Funktion

In der DNA-Doppelhelix bildet Guanin über die Oxogruppe, das N₁-Atom und die Aminogruppe drei Wasserstoffbrücken mit der zugehörigen Cytosin-Base des komplementären Stranges aus.

Über das N₉-Atom des Fünfringes kann Guanin an das C₁-Atom der Ribose N-glykosidisch gebunden werden; man spricht dann von einem Nukleosid, dem Guanosin. Bei der Bindung an Desoxyribose entsteht das Nukleosid Desoxyguanosin. Über die Phosphorylierung des Guanosins am C₅-Atom der Ribose gelangt man zu den wichtigen Nukleotiden GMP, GDP und GTP, bzw. analog für das Desoxyguanosin dGMP, dGDP und dGTP.

Synthese und Metabolismus

Der menschliche Organismus ist in der Lage, Guanin selbst zu synthetisieren; da dieser Stoffwechselweg sehr energieaufwändig ist, kann der Körper über den Salvage Pathway das Purin-Derivat Guanin auch wiederverwenden, aus abzubauenden Nukleinsäure-Molekülen ausschneiden und bei Bedarf wieder an Ribose binden.

Der Abbau des Guanins erfolgt zu Xanthin und weiter zu Harnsäure.

Pathophysiologie

Bei Störungen des Salvage Pathway, besonders bei einem Defekt des Enzyms Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyl-Transferase (HGPRT), kommt es zum Krankheitsbild des Lesch-Nyhan-Syndroms.
Bei einer zu hohen Menge an metabolisierten Guanin kann die entstehende, unphysiologisch hohe Menge an Harnsäure (Hyperurikämie) in der Niere, den ableitenden Harnwegen oder in bradytrophen Geweben (vor allem Gelenkkapseln) auskristallisieren und zu Harnsteinen oder Gicht führen.

Siehe auch

• Adenin, Thymin, Cytosin, Uracil
• Nukleobase
• Aciclovir