Nukleoside (auch Nucleoside) sind organische Moleküle, die aus einer Nukleobase und einer Pentose bestehen.

In einer Zelle kommen verschiedene Nukleoside vor, die sich im Basen- oder Zuckeranteil unterscheiden.

Grundtypen

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Die 5 Grundtypen der Nucleoside bestehen entweder aus einer Purin- oder einer Pyrimidin-Base. Wenn sie Bausteine einer RNA sind, ist die Pentose (ein Einfachzucker mit 5 C-Atomen) die Ribose, in der DNA liegt als Pentose die Desoxyribose vor. Die Verknüpfung von Base und Pentose erfolgt bei den Purin-Basen stets über das Stickstoffatom in Position 9, bei den Pyrimidin-Basen über das Stickstoffatom in Position 1, und das 1. C-Atom des Zuckers.

Purin-Basen

	AdenosinNN.png	GuanosinN.png
Base	Adenin	Guanin
Nukleosid	Adenosin	Guanosin
Symbol	A, a	G, g

Anmerkung: Es ist jeweils nur eine der möglichen tautomeren Strukturen dargestellt.

Pyrimidin-Basen

	CytidinN.png	ThymidinN.png	UridinN.png
Base	Cytosin	Thymin	Uracil
Nukleosid	Cytidin	Thymidin	Uridin
Symbol	C, c	T, t	U, u

Abwandlungen der Grundformen

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Neben diesen Grundformen gibt es noch zahlreiche Modifikationen, die vor allem in den tRNAs und rRNAs zu finden sind. Diese veränderten Nukleoside entstehen in der Regel erst nach der Transkription und dienen einer Feineinstellung von Struktur, Aktivität und Spezifität der Moleküle. (Siehe dazu die Artikel tRNA, Basenpaarung und Wobble-Hypothese)

Einen Überblick über die möglichen Abwandlungen soll die folgende Auswahl geben. Zum Vergleich sind die Grundformen ebenfalls angeführt:

Pyrimidin-Nukleoside

Pyrimidin1.png

	Symbol	1	2	3	4	5	6
Cytidin	C, c	Ribose	=O		-NH2
2-Thiocytidin	s2c	Ribose	=S		-NH2
N4-Acetyl-cytidin	ac4c	Ribose	=O		-NH-CO-CH3
2’-O-methyl-cytidin	Cm, m2’G, cm	2’-O-methyl-Ribose	=O		-NH2
3-Methyl-cytidin	m3c	Ribose	=O	-CH3	-NH2
5-Methyl-cytidin	m5c	Ribose	=O		-NH2	-CH3
Uridin	U, u	Ribose	=O		=O
2-Thiouridin	s2u	Ribose	=S		=O
Pseudouridin	P, p, Ψ, Ψrd	-H	=O		=O	Ribose
Dihydrouridin	D, d, UH2, Uh	Ribose	=O		=O	-H,-H	-H,-H
5-(Carboxyhydroxymethyl)-Uridin	chm5u	Ribose	=O		=O	-CH(OH)-CO2CH3
5-Carboxymethylaminomethyl-Uridin	cmnm5u	Ribose	=O		=O	-CHNH-CH2-COOCH3
5-Methylaminomethyl-Uridin	mnm5u	Ribose	=O		=O	-CH2-NH-CH3
5-Methoxy-carbonylmethyl-Uridin	mcm5u	Ribose	=O		=O	-CH2COOCH3
5-Methoxy-Uridin	mo5u	Ribose	=O		=O	-O-CH3
Ribo-Thymidin	T, t	Ribose	=O		=O	-CH3

Pseudouridin.png

Purin-Nukleoside

Purin1.png

	Symbol	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Adenosin	A, a						-NH2			Ribose
1-Methyl-adenosin	m1a	-CH3					-NH2			Ribose
2-Methyl-adenosin	m2a		-CH3				-NH2			Ribose
N6-Methyl-adenosin							-NHCH3			Ribose
Inosin	I, i						=O			Ribose
1-Methyl-inosin	m1i	-CH3					=O			Ribose
Guanosin	G, g		-NH2				=O			Ribose
N2-2,2-Dimethyl-guanosin	GMe2, m22G		-N(CH3)2				=O			Ribose
N2-2-Methyl-guanosin	m2g		-NHCH3				=O			Ribose
7+-Methyl-guanosin	m7g		-NH2				=O	-CH3		Ribose
2’-O-Methyl-guanosin	Gm, m2’G		-NH2				=O			2’-O-Methyl-ribose

Inosin.png

Nukleoside mit verändertem Basengrundgerüst

Queuosin.png	Archaeosin.png
Queuosin (Q, q) β-D-Galactosyl-queuosin (galQ) β-D-Mannosyl-queuosin (manQ)	Archaeosin
Wyosin.png	Wybutosin.png
Wyosin	Wybutoxosin = Y-Botusin (osyw)

Biologische Bedeutung

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Wird die Hydroxyl-Gruppe des 5. C-Atoms der Pentose eines Nucleosids mit Phosphat verestert, entsteht das entsprechende Nukleotid. Je nach Anzahl der Phosphat-Reste spricht man Mono-, Di- und Triphosphaten.

In den Nukleinsäuren DNA und RNA bilden die Monophosphate die Bausteine. In ihrer Abfolge (der sogenannten Basensequenz) ist die genetische Information codiert.

• In der DNA kommen nur Nukleotide mit Desoxyribose vor: dAMP, dCMP, dGMP, dTMP.
• In der RNA kommen nur Nukleotide mit Ribose vor: AMP, CMP, GMP, UMP (Ausnahmen siehe oben)
• ATP ist der universelle Energieträger im Stoffwechsel. Es dient aber auch als Phosphat-Quelle bei der Phosphorylierung zahlreicher Moleküle im Stoffwechselgeschehen.
• Daneben spielt das GTP als Energieträger im Zitratzyklus eine Rolle.
• cAMP ist ein universeller Botenstoff innerhalb einer Zelle.
• Adenosin-Nukleotide sind auch Bestandteile der Vitamine des B₂-Komplexes Nicotinsäure, Riboflavin und Pantothensäure sowie der Kofaktoren (als Coenzyme oder Cosubstrate) NADPH, NADH, FAD, Coenzym A, und Succinyl-Coenzym A.

Medizinische Bedeutung

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Nuclesoid-Analoga spielen vor allem in der anti Retroviralen Therapie (vgl. HIV) eine große Rolle. Ein Reihe moderner Virostatika enthalten diese Substanzen. Wohl am besten bekannt ist Zovirax(R), ein Medikament, das häufig gegen das Herpes simplex (HSV) Virus verschrieben wird und Aciclovir als Wirkstoff enthält. Weiterhin verbreitet ist Ganciclovir, das genau wie Aciclovir ein Guanosin-Analogon ist.

Weitere Basenanaloga die gegen Virusinfektionen verschrieben werden sind z.B. Zidovudine (RetrovirR, AZT, Azidothymidine, siehe unten), Stavudine, Zalcitabine, Diadenosin, Idoxuridine, Fluridine und Ribavarin.

Einige Medikamente zeigen aber erhebliche Nebenwirkungen weshalb sie für eine Langzeittherapie nur bedingt geeignet sind.

Puromycin

Puromycin (auch Purimycin) ist ein aus dem Bakterium Streptomyces alboniger gewonnenes Nucleosid-Antibiotikum, das die Protein-Biosynthese hemmt, und gegen einige Tumore, Amöben, Trypanosomen und Würmer wirksam ist. Da es aber für den Menschen zu giftig ist wird es nur in bei Experimenten in der Mikrobiologie eingesetzt. Strukturell leitet es sich von Adenosin ab.

Azidothymidin

Das Azidothymidin (AZT, INN: Zidovudin) war das erste wirksame Medikament gegen den AIDS-Virus. Da es am 3’-Kohlenstoff der Ribose statt einer Hydroxylgruppe eine Azidogruppe aufweist, kann hier bei der Synthese der Virus-DNA die Kette nicht mehr weiterwachsen und es entsteht ein inaktiver Provirus.

Weblinks

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• Ausführliche Datenbank zu allen RNA-Modifikationen mit Recherche-Möglichkeit

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