Nucleótidos

Constituyen el siguiente nivel de complejidad y corresponden a la unión de 1 a 3 (a veces hasta 5, pero en diferentes posiciones) moléculas de ácido fosfórico a un nucleósido. La presencia de los fosfatos les confiere un fuerte carácter ácido, por lo que se nombran como se indica en la tabla (cuando la pentosa es la desoxirribosa, entonces se añade una «d» a la abreviatura dAMP, dGMP, dTMP, etc.)

Base

Nucleósido

Nucleótido

Adenina (A)

Adenosina (Ado)
Desoxiadenosina

Adenilato (AMP)
Desoxiadenilato (dAMP)

Guanina (G)

Guanosina (Guo)
Dexoxiguanosina

Guanilato (GMP)
Desoxiguanilato (dGMP)

Citosina (C)

Citidina
Desoxicitidina

Citidilato (CMP)
Desoxicitidilato (dCMP)

Timina (T)

Timidina [= desoxitimidina]

Timidilato (= desoxitimidilato) (TMP o dTMP)

Uracilo (U)

Uridina

Uridilato (UMP)

El fosfato se puede incorporar en cualquiera de los 2 (si hay desoxirribosa) o 3 (si hay ribosa) hidroxilos de cada nucleósido a través de un enlace fosfoéster. También existen los nucleótidos cíclicos en los que el mismo fosfato puede formar enlaces fosfoéster con dos hidroxilos; el caos más conocido es el AMPc, en el que el mismo fosfato está unido a las posiciones 5’ y 3’. También es frecuente encontrar fosfatos cíclicos 2’ y 3’ como resultado de la acción de algunas nucleasas sobre el RNA.

Los nucleótidos monofosfato se suelen encontrar en forma libre o bien como forma constituyente de los ácidos nucleicos. Lo más habitual es que el fosfato esté en posición 5’, aunque a veces puede estar en 3’ y muy raramente en 2’. Los nucleótidos difosfato suelen presentar dos fosfatos consecutivos en la posición 5’, y su función es energética. A veces pueden encontrarse en posición 3’ y su función suele ser la de señalización intracelular (por ejemplo, la respuesta estricta).

Lo habitual es que los nucleótidos trifosfato presenten 3 fosfatos unidos por enlaces fosfoanhidro en la posición 5’ de la pentosa. Su función habitual es energética o coenzimática, además de ser los precursores de la biosíntesis de ácidos nucleicos.

ntPolifosato

Finalmente, hay una serie de nucleótidos que se pueden agrupar bajo el título de nucleótidos complejos que no forman parte de los ácidos nucleicos, pero suelen ser señales intracelulares o coenzimas. Suelen contener bases nitrogenadas que no aparecen en el DNA o RNA como la flavina (FMN) o la nicotinamida, puentes de fosfato para unir dos nucleósidos distintos (FAD, NAD, NADP), muy importantes para el metabolismo. Son uno de los fósiles vivientes, reliquias del mundo RNA primigenio.

quelatPropiedades de los nucleótidos

El carácter muy ácido lo confieren el pK1 y pK2 del fosfato, que se encontrará ionizado al pH fisiológico. Forman sales, se pueden cristalizar y son muy solubles en agua. Presentan afinidad por los  cationes divalentes  como Mg, Mn y Ca, con los que forma enlaces coordinados. En el caso de los NDP, el quelato sólo se puede establecer con los fosfatos α y β. Sin embargo, en los NTP hay otra posibilidad más, que es la formación de enlaces coordinados con los fosfatos β y γ, que es más esable por presentar menos impedimentos estéricos.

Al igual que vimos para las bases nitrogenadas, los nucleótidos absorben en el intervalo de luz ultravioleta en las mismas posiciones que lo hace la base que contienen. Esta absorción permite calcular la concentración en base a su coeficiente de extinción molar y la ecuación de Lambert-Beer A = ε · l · C.

Conformaciones syn y anti

El enlace β-N-glucosídico —incluido en el ángulo diédrico χ definido por los planos O-C1'-N1/N9 y C1'-N1-C6 (C1'-N9-C9 en purinas)— es capaz de rotar sobre sí mismo, de manera que la orientación de la base puede variar respecto a la pentosa. Los nucleótidos que se dibujan con la base sobre la pentosa equivalen a la conformación  syn  (χ entre 60º y 80º) mientras que cuando se dibuja la base hacia fuera/derecha del azucar, se trata de la conformación  anti  (χ en torno a 180-290º).

synanti

Comprueba ahora todo lo que has visto con esta molécula de ATP en C2'-endo y ANTI. Fíjate que el átomo de O del anillo de la pentosa parece que es el que no está en el plano. Orienta la figura para ver correctamente las posiciones relativas de los fosfatos, la ribosa y la adenina.

Los nucleótidos de purina pueden adoptar cualquiera de las dos conformaciones cuando están libres en solución, aunque la preferida es la syn, ya que en la anti, el H del C8 se encuentra sobre el anillo y existe cierto impedimento estérico. En el caso de la guanina, el NH2 del C2 etablece un puente de hidrógeno con el 5'-fosfato, lo que estabiliza la conformación syn.

Los nucleótidos de pirimidina prefieren la forma anti ya que el anillo de la pentosa interfiere con el grupo ceto que hay en la posición 2’. Cuando forman parte de oligonucleótidos, las restricciones cambian. Curiosamente, las purinas pueden ser incluso estables en la forma C2’-endo-syn ya que el NH3+ de la base interacciona electrostáticamente con los O del fosfato.


Autor: M. Gonzalo Claros