Czym jest nukleotyd?
Nukleotydy to klasa związków składających się z zasad purynowych lub pirymidynowych, rybozy lub deoksyrybozy i kwasu fosforowego. W zależności od różnych zasad cząsteczek nukleotydów, nukleotydy można podzielić na pięć typów, mianowicie nukleotyd 5′-adeninowy (AMP), nukleotyd 5′-guaninowy (GMP), nukleotyd 5′-cytozynowy (CMP), nukleotyd 5′-uracylowy (UMP) i nukleotyd 5′-hipoksantynowy (IMP).
Metoda wytwarzania nukleotydów
Obecnie stosowane metody syntezy nukleotydów obejmują głównie syntezę chemiczną, fermentację mikrobiologiczną i hydrolizę enzymatyczną.
W chemicznej produkcji nukleotydów, do estryfikacji fosforanowej stosuje się głównie nukleozydy. Ponieważ odczynniki są drogie i wykorzystują surowce do toksycznej syntezy chemicznej, wymagania procesowe są wysokie, środowisko jest silnie zanieczyszczone, a koszty produkcji są stosunkowo wysokie. Generalnie, jest on stosowany tylko do produkcji niektórych pochodnych nukleotydów o specjalnym przeznaczeniu i jest ograniczony do skali laboratoryjnej. Produkcja przemysłowa na dużą skalę stwarza pewne trudności.
Produkcja nukleotydów przez fermentację wykorzystuje głównie szlak biosyntezy szczepów drobnoustrojów do produkcji nukleotydów. Aby produkować nukleotydy przez fermentację drobnoustrojów, należy wziąć pod uwagę szlaki biosyntezy i mechanizmy regulacyjne w celu wybrania szczepów. Chociaż wydajność produkcji jest wysoka ze względu na problem mutacji wstecznych szczepów i akumulacji produktów w bakteriach, zapewnione jest również sprzężenie zwrotne. Wymagania techniczne, takie jak kontrola i regulacja, są stosunkowo wysokie. W procesie produkcyjnym fermentacji istnieją specjalne wymagania dotyczące składu podłoża i dodawania substancji. Ponadto inwestycja w budowę fabryki jest wysoka, a wytwarzany produkt jest pojedynczy, tak że ogranicza się do produkcji bardzo niewielu produktów. Obecnie uprzemysłowiono tylko inozynę (IMP) i guanylan (GMP).
Hydroliza enzymatyczna wytwarza nukleotydy, które wykorzystują nukleazę P1 do degradacji RNA w celu uzyskania mieszaniny czterech nukleotydów (AMP, GMP, CMP i UMP), a następnie oddzielają i oczyszczają cztery nukleotydy za pomocą żywicy jonowymiennej. Ponadto nukleotyd 5'-adeninowy (AMP) jest używany jako substrat, który jest przekształcany przez deaminazę adenylową w celu wytworzenia nukleotydu 5'-hipoksantynowego (IMP). Proces hydrolizy enzymatycznej przejmuje produkcję nukleotydu 5', który ma zalety prostego procesu produkcyjnego, obfitych źródeł surowców i niskich kosztów. Jest to proces produkcyjny o najdłuższej historii i najbardziej dojrzałej technologii.
Zastosowanie nukleotydów
Nukleotydy mają szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym, medycynie i rolnictwie.
W przemyśle spożywczym, gdy inozyna i guanylan są mieszane z glutaminianem sodu, efekt orzeźwienia jest poprawiany od jednego do kilkudziesięciu razy i ma dobry wpływ na kwaśny, gorzki, spalony i rybi smak. Nukleotyd disodowy (I + G) rozwinął się w trzecią generację aromatu po glutaminianie monosodowym i esencji z kurczaka. Jest szeroko stosowany w paczkach przypraw do makaronu instant, przyprawach takich jak esencja z kurczaka, proszek z kurczaka i świeży sos sojowy. Ponadto nukleotydy w żywności dla niemowląt jako dodatki do żywności dla niemowląt mogą znacznie poprawić odporność dziecka, wspomagać dojrzewanie jelit, wspomagać syntezę lipoprotein i wielonienasyconych kwasów tłuszczowych oraz zmniejszać częstość występowania przeziębień i biegunki u niemowląt. Wspomaga prawidłowy wzrost i rozwój niemowląt.
W przemyśle farmaceutycznym 5'-nukleotydy mogą być stosowane nie tylko jako leki same w sobie, ale także jako surowce do produkcji wielu leków przeciwwirusowych i przeciwnowotworowych, takich jak synteza leków przeciwwirusowych rybawiryny i acyklowiru. Oczekuje się, że te nowo zsyntetyzowane leki staną się nową klasą leków przeciwwirusowych i przeciwnowotworowych po lekach sulfonamidowych i antybiotykach.
W przemyśle rolniczym nukleotydy mogą być stosowane jako regulatory wzrostu roślin w produkcji roślin, zwiększając w ten sposób plony i wagę. Mogą być również stosowane w dodatkach paszowych, co ma bardzo oczywisty wpływ na wzrost zwierząt. Krótko mówiąc, czy stosowanie nukleotydów w paszy dla roślin lub zwierząt może obniżyć koszty produkcji i przynieść znaczące korzyści.