Ribothymidin

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 21. November 2016
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Bei Ribothymidin handelt es sich um ein Nukleosid, das einen Baustein der tRNA und rRNA darstellt. Als solcher spielt es eine wichtige Rolle bei zahlreichen Stoffwechselprozessen.

Inhaltsverzeichnis

Was ist Ribothymidin?

Ribothymidin ist auch unter der Bezeichnung 5-Methyluridin bekannt. Es handelt sich dabei um ein Nukleosid. Nukleoside sind einzelne Moleküle der tRNA und rRNA, die innerhalb von Zellen vorkommen.

Die tRNA oder Transfer-DNA ist wie ein Werkzeug, dass bei der Übersetzung (Translation) der DNA in Aminosäureketten zum Einsatz kommt. Jedes Ribothymidin-Molekül setzt sich aus zwei Bausteinen zusammen: einem Zuckermolekül und einer Nukleinbase. Beim Zuckermolekül handelt es sich um β-D-Ribofuranose, die unter anderem aus fünf Kohlenstoffatomen besteht. Aus diesem Grund nennt die Biologie die β-D-Ribofuranose auch eine Pentose, nach dem griechischen Wort für „fünf“. Die Grundstruktur des Moleküls bildet ein ebenfalls fünfeckiger, geschlossener Ring. Beim zweiten Baustein des Ribothymidins handelt es sich um Thymin.

Thymin ist eine Nukleinbase und stellt auch einen wichtigen Bestandteil der menschlichen DNA dar, welche Erbinformationen speichert. Zusammen mit Adenin bildet Thymin ein Basenpaar. Das N1-Atom des Thymins verbindet sich mit dem C1-Atom der β-D-Ribofuranose. Die Summenformel für Ribothymidin lautet C10H14N2O6.

Funktion, Wirkung & Aufgaben

Ribothymidin und drei weitere Arten von Nukleosiden bilden die tRNA und rRNA. Bei der tRNA handelt es sich um die Transfer-Ribonukleinsäure. Sie hilft bei der Translation, der biologischen Übersetzung von DNA in Proteinketten. Die Translation ist dabei auf eine Kopie der Gene angewiesen.

Diese Kopie ist die Messenger-RNA oder mRNA. Wie die Desoxyribonukleinsäure (DNA) ist sie eine Form der biologischen Datenspeicherung. Die mRNA entsteht im Inneren des Zellkerns. Sie ist ein exaktes Abbild der DNA, die selbst nie aus dem Zellkern hinaus gelangt. Für das Kopieren sind spezialisierte Enzyme zuständig; anstelle des Zuckers Desoxyribose verwenden sie für die mRNA den Zucker Ribose. Die fertige mRNA wandert aus dem Zellkern hinaus und überliefert damit die Erbinformationen an den Rest der menschlichen Zelle. Ein sogenanntes Ribosom übersetzt die Informationen der mRNA in einen Strang aus Proteinen. Die Proteinkette setzt sich aus verschiedenen Aminosäuren zusammen.

Insgesamt gibt es zwanzig verschiedene Aminosäuren, aus denen alle komplexeren Eiweißmoleküle bestehen. Ein sogenanntes Triplett, also drei Basenpaare der DNA oder RNA, kodiert dabei auf unverwechselbare Weise eine bestimmte Aminosäure. Damit das Ribosom seine Aufgabe erfüllen kann, benötigt es die tRNA, die eine kurze Kette aus RNA darstellt. Die tRNA transportiert Aminosäuren. Dazu bindet die tRNA eine Aminosäure an ihr eines Ende und dockt mit dem anderen Ende an das passende Triplett an.

Die tRNA verbindet jetzt mRNA und Aminosäure wie eine Stecknadel. Das Ribosom bringt die beladene tRNA in die richtige Position, eine nach der anderen. Die Aminosäuren verbinden sich durch biochemische Prozesse miteinander. Das Ribosom rutscht um ein Triplett weiter und die tRNA löst sich von der Aminosäure auf der einen Seite und der mRNA auf der anderen Seite. Die leere tRNA kann sich nun wieder an ein neues Aminosäure-Molekül binden und den neuen Baustein wieder der Translation zuführen.

Bildung, Vorkommen, Eigenschaften & optimale Werte

Ribothymidin liegt normalerweise im festen Aggregatzustand vor. Der menschliche Körper kann Ribothymidin synthetisieren, indem sich ein Zuckermolekül (Ribose) mit einer Nukleinbase verbindet. Während sich die DNA aus den vier Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin zusammensetzt, ersetzt in der RNA Uracyl das Thymin als vierte Base. Uracyl ist Thymin sehr ähnlich. In ihrer molekularen Struktur unterscheiden sich die beiden lediglich in einer einzelnen Gruppe (H3C).

Beide gehören zu den Pyrimidin-Basen, deren Grundgerüst ein Pyrimidin-Ring bildet. Dabei handelt es sich um eine geschlossene, ringförmige Struktur mit sechs Ecken und zwei Stickstoffatomen. Obwohl die Biologie Ribothymidin und andere Nukleoside vor allem in der Eigenschaft als RNA-Bestandteil kennt, spielt es auch bei anderen biologischen Prozessen eine Rolle, da es darüber hinaus auch als Baustein in Makromolekülen auftritt.

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Krankheiten & Störungen

Krankheiten, die im Zusammenhang mit Ribothymidin auftreten können, sind zum Beispiel genetische Defekte. Strahlung, chemische Substanzen und UV-Licht können die Wahrscheinlichkeit für Mutationen erhöhen.

Bei einer Mutation handelt es sich um einen Fehler in der Erbinformation, bei dem der DNA-Strang Schaden erleidet. Solche Schäden geschehen im menschlichen Körper ständig und in der Regel entdecken und reparieren bestimmte Enzyme solche Unregelmäßigkeiten. Gelegentlich übersehen sie jedoch Fehler oder können sie nicht korrekt oder nur unvollständig beheben. Versagt auch noch der Selbstzerstörungsmechanismus der Zelle, repliziert sie sich und verbreitet dadurch auch die fehlerhafte Erbinformation. Solche Störungen umfassen zum Beispiel die Verwechslung bzw. den Austausch von Nukleinbasen. Dadurch kodieren die Gene eine falsche Information und stören dadurch unter Umständen zentrale Stoffwechselprozesse.

Je nachdem, an welcher Stelle der DNA oder RNA ein solcher Fehler auftritt, können die Auswirkungen sehr unterschiedlich ausfallen. Auch die tRNA, in der Ribothymidin als eines von vier Nukleosiden auftritt, kann Fehlern unterliegen. Bei einer fehlerhaften Synthese von Ribothymidin könnte beispielsweise die Translation beeinträchtigt werden. Bei der Translation handelt es sich um den Prozess, der die genetischen Informationen in Proteine übersetzt. Insbesondere Fehler in den Enden des tRNA-Stücks könnten dazu führen, dass sich die tRNA nicht mehr korrekt an die mRNA oder die Aminosäure binden kann, die sie transportieren soll.

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