Kaj je nukleotid?
Nukleotidi so razred spojin, sestavljenih iz purinskih ali pirimidinskih baz, riboze ali deoksiriboze in fosforne kisline. Glede na različne baze nukleotidnih molekul lahko nukleotide razdelimo na pet vrst, in sicer 5'-adenin nukleotid (AMP), 5'-gvanin nukleotid (GMP), 5'-citozin nukleotid (CMP), 5'-uracil nukleotid (UMP) in 5′-hipoksantinski nukleotid (IMP).
Metoda izdelave nukleotida
Trenutno metode sinteze nukleotidov v glavnem obsegajo kemično sintezo, mikrobno fermentacijo in encimsko hidrolizo.
Pri kemični proizvodnji nukleotidov se za esterifikacijo fosfatov uporabljajo predvsem nukleozidi. Ker so vključeni reagenti dragi in uporabljajo surovine za toksično kemično sintezo, so zahteve postopka visoke, okolje je močno onesnaženo in proizvodni stroški relativno visoki. Na splošno se uporablja samo za proizvodnjo nekaterih nukleotidnih derivatov za posebne namene in je omejen na laboratorijsko merilo. Industrijska proizvodnja velikega obsega predstavlja določene težave.
Proizvodnja nukleotidov s fermentacijo v glavnem uporablja biosintetično pot mikrobnih sevov za proizvodnjo nukleotidov. Za proizvodnjo nukleotidov z mikrobno fermentacijo je treba pri izbiri sevov upoštevati biosintetske poti in regulacijske mehanizme. Čeprav je učinkovitost proizvodnje visoka zaradi problema povratnih mutacij sevov in kopičenja produktov v bakterijah, je zagotovljena tudi povratna informacija. Tehnične zahteve, kot sta nadzor in regulacija, so relativno visoke. V procesu izdelave fermentacije obstajajo posebne zahteve glede sestave medija in dodajanja snovi. Poleg tega je naložba v izgradnjo tovarne visoka, proizvedeni izdelek pa je en sam, tako da je omejen na proizvodnjo zelo malo izdelkov. Trenutno sta industrializirana le inozin (IMP) in gvanilat (GMP).
Z encimsko hidrolizo nastanejo nukleotidi, ki uporabljajo nukleazo P1 za razgradnjo RNA, da dobimo mešanico štirih nukleotidov (AMP, GMP, CMP in UMP), nato pa štiri nukleotide ločijo in očistijo z ionsko izmenjevalno smolo. Poleg tega se kot substrat uporablja 5'-adenin nukleotid (AMP), ki ga adenilat deaminaza pretvori v 5'-hipoksantin nukleotid (IMP). Proces encimske hidrolize prevzame proizvodnjo 5′-nukleotida, katerega prednosti so preprost proizvodni proces, obilnost virov surovin in nizki stroški. To je proizvodni proces z najdaljšo zgodovino in najbolj zrelo tehnologijo.
Uporaba nukleotidov
Nukleotidi imajo širok spekter uporabe v industrijah, kot so prehrana, medicina in kmetijstvo.
V prehrambeni industriji, ko se inozin in gvanilat pomešata z natrijevim glutamatom, se osvežilni učinek izboljša za enkrat do nekaj desetkrat in dobro vpliva na kisel, grenak, zažgan in ribji okus. Dinatrijev nukleotid (I + G) se je po mononatrijevem glutamatu in piščančji esenci razvil v aromo tretje generacije. Široko se uporablja v paketih začimb za instant rezance, začimbah, kot so piščančja esenca, piščančji prah in sveža sojina omaka. Poleg tega lahko nukleotidi v otroški hrani kot aditivi za otroško hrano znatno izboljšajo otrokovo imunost, spodbujajo zorenje črevesja, spodbujajo sintezo lipoproteinov in večkrat nenasičenih maščobnih kislin ter zmanjšajo pojavnost prehladov in driske pri dojenčkih. Spodbuja normalno rast in razvoj dojenčkov.
V farmacevtski industriji se lahko 5'-nukleotidi uporabljajo ne samo kot zdravila, ampak tudi kot surovine za proizvodnjo številnih protivirusnih in protitumorskih zdravil, kot je sinteza protivirusnih zdravil ribavirina in aciklovirja. Pričakuje se, da bodo ta na novo sintetizirana zdravila po sulfonamidnih zdravilih in antibiotikih postala nov razred protivirusnih in protitumorskih zdravil.
V kmetijski industriji se lahko nukleotidi uporabljajo kot regulatorji rasti rastlin pri pridelavi rastlin, s čimer se poveča pridelek in teža. Lahko se uporablja tudi za krmne dodatke, kar ima zelo očiten učinek na rast živali. Skratka, ali lahko uporaba nukleotidov v krmi pridelkov ali živali zmanjša proizvodne stroške in prinese pomembne koristi.