Nükleotid nedir?
Nükleotidler, purin veya pirimidin bazları, riboz veya deoksiriboz ve fosforik asitten oluşan bir bileşik sınıfıdır. Nükleotid moleküllerinin farklı bazlarına göre, nükleotidler beş türe ayrılabilir: 5'-adenin nükleotidi (AMP), 5'-guanin nükleotidi (GMP), 5'-sitozin nükleotidi (CMP), 5'-urasil nükleotidi (UMP) ve 5'-hipoksantin nükleotidi (IMP).
Nükleotid üretim yöntemi
Günümüzde nükleotid sentez yöntemleri çoğunlukla kimyasal sentez, mikrobiyal fermantasyon ve enzimatik hidrolizden oluşmaktadır.
Nükleotidlerin kimyasal üretiminde, esas olarak nükleozidler fosfat esterifikasyonu için kullanılır. Kullanılan reaktifler pahalı olduğundan ve toksik kimyasal sentez için ham maddeler kullandığından, işlem gereksinimleri yüksektir, çevre aşırı derecede kirlidir ve üretim maliyetleri nispeten yüksektir. Genel olarak, yalnızca özel amaçlı bazı nükleotid türevleri üretmek için kullanılır ve laboratuvar ölçeğiyle sınırlıdır. Büyük ölçekli endüstriyel üretim belirli zorluklar sunar.
Fermantasyonla nükleotid üretimi, nükleotid üretmek için esas olarak mikrobiyal suşların biyosentetik yolunu kullanır. Mikrobiyal fermantasyonla nükleotid üretmek için, suşları seçmek amacıyla biyosentetik yollar ve düzenleyici mekanizmalar dikkate alınmalıdır. Suşların geri mutasyonları ve bakterilerde ürün birikimi sorunu nedeniyle üretim verimliliği yüksek olsa da, geri bildirim de sağlanır. Kontrol ve düzenleme gibi teknik gereksinimler nispeten yüksektir. Fermantasyon üretim sürecinde, ortamın bileşimi ve maddelerin eklenmesi için özel gereksinimler vardır. Ayrıca, bir fabrika inşa etme yatırımı yüksektir ve üretilen ürün tektir, bu nedenle çok az ürünün üretimiyle sınırlıdır. Şu anda yalnızca inosin (IMP) ve guanilat (GMP) endüstriyel hale getirilmiştir.
Enzimatik hidroliz, RNA'yı parçalamak için P1 nükleazını kullanan ve dört nükleotid (AMP, GMP, CMP ve UMP) karışımı elde eden ve daha sonra dört nükleotidi iyon değişim reçinesiyle ayıran ve saflaştıran nükleotidler üretir. Ek olarak, 5'-adenin nükleotidi (AMP), 5'-hipoksantin nükleotidi (IMP) üretmek için adenilat deaminaz tarafından dönüştürülen bir substrat olarak kullanılır. Enzimatik hidroliz süreci, basit bir üretim süreci, bol miktarda hammadde kaynağı ve düşük maliyet avantajlarına sahip olan 5'-nükleotidin üretimini devralır. En uzun geçmişe ve en olgun teknolojiye sahip üretim sürecidir.
Nükleotidlerin kullanımı
Nükleotidlerin gıda, ilaç ve tarım gibi endüstrilerde geniş uygulama alanları bulunmaktadır.
Gıda endüstrisinde, inosin ve guanilat sodyum glutamat ile karıştırıldığında, ferahlatıcı etki bir ila birkaç on kat artar ve asidik, acı, yanık ve balık tadı üzerinde iyi bir etkiye sahiptir. Disodyum nükleotid (I + G), monosodyum glutamat ve tavuk özünden sonra üçüncü nesil bir tatlandırıcı haline gelmiştir. Hazır erişte baharat paketlerinde, tavuk özü, tavuk tozu ve taze soya sosu gibi baharatlarda yaygın olarak kullanılır. Ayrıca, bebek mamalarındaki nükleotidler bebek maması katkı maddeleri olarak bebeğin bağışıklığını önemli ölçüde iyileştirebilir, bağırsak olgunlaşmasını teşvik edebilir, lipoproteinlerin ve çoklu doymamış yağ asitlerinin sentezini teşvik edebilir ve bebeklerde soğuk algınlığı ve ishal sıklığını azaltabilir. Bebeklerin normal büyümesini ve gelişimini destekler.
İlaç endüstrisinde, 5′-nükleotidler yalnızca ilaç olarak değil, aynı zamanda antiviral ilaçlar ribavirin ve asiklovir sentezi gibi birçok antiviral ve antitümör ilacının üretiminde ham madde olarak da kullanılabilir. Bu yeni sentezlenen ilaçların, sülfonamid ilaçları ve antibiyotiklerden sonra yeni bir antiviral ve antitümör ilaç sınıfı olması bekleniyor.
Tarım endüstrisinde, nükleotidler bitki üretiminde bitki büyüme düzenleyicileri olarak kullanılabilir, böylece verim ve ağırlık artırılabilir. Ayrıca hayvan büyümesi üzerinde çok belirgin bir etkisi olan yem katkı maddelerine de uygulanabilir. Kısacası, bitki veya hayvan yemlerinde nükleotidlerin kullanılması üretim maliyetlerini düşürebilir ve önemli faydalar sağlayabilir.