鳥苷三磷酸（Guanosine triphosphate）

Posted on 2010/09/29 in 化學, 原子、分子、離子, 物質組成 with 沒有迴響 13,500 views

鳥苷三磷酸（Guanosine triphosphate）
國立新莊高級中學陳偉民退休教師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

鳥苷-5’-三磷酸（GTP，如圖1）是嘌呤核苷酸的一種，在轉錄過程中，可作為合成RNA的受質。

圖1 鳥苷三磷酸

轉錄又稱RNA合成，其過程會製造與DNA序列相對應的RNA副本。RNA與DNA都是核酸，二者以核苷酸中的鹼基對作為互補語言，有正確的酶存在時，可交互轉換。在轉錄過程中，RNA聚合酶讀取DNA順序後，產生互補、反向平行（antiparallel）的一股RNA。只要原來的DNA中有胸腺嘧啶（T），轉錄產生的RNA副本一定出現尿嘧啶（U），這點與DNA複製非常不同。

GTP的結構與鳥嘌呤鹼基類似，唯一的差別在於像GTP這類的核苷酸有核糖和三個磷酸根，鹼基連接於核糖的1’碳原子，而三磷酸根連接於5’碳原子。在代謝反應中，GTP也像ATP一樣擔任能量的來源或受質的活化劑，不過比ATP更具專一性。它作為合成蛋白質時之能量來源。

必須有GTP才能進行訊息傳遞，特別是在第二傳訊者的機制中使用G-蛋白質時，GTP經由GTP水解酶（GTPase）作用，轉變為GDP（guanosine diphosphate）。G-蛋白質是結合鳥嘌呤核苷酸的蛋白質的簡稱，是參與第二傳訊者系列反應的蛋白質。G-蛋白質的功能像分子開關，「不活化」的鳥苷二磷酸（GDP）與「活化」的鳥苷三磷酸（GTP）不同，結合第三個磷酸根與否，可進一步調控細胞的反應。G-蛋白質是名為GTP水解酶的許多蛋白質中的一類。

用途
1. 能量轉移
GTP參與細胞內的能量轉移，舉例來說，GTP分子由檸檬酸循環的一種酶催化產生，這相當於產生一分子的ATP，因為GTP可以輕易地轉變為ATP。

2. 基因轉譯
在轉譯的延長階段，當結合胺基酸的新tRNA要與核糖體A 位鍵結時，以GTP作為能量來源。

核糖體對tRNA有三個結合位：A位（胺醯位）、P位（肽醯位）和E位（出口）。當進行轉譯時，受目前佔據該位的密碼子主導，A位結合一個進入的醯胺-tRNA。在逐漸增長的肽鏈上，此密碼子指定下一個接上來的胺基酸。只有當第一個醯胺-tRNA接在P位之後，A位才開始發揮功能。P-位密碼子被肽醯-tRNA占用，由許多胺基酸形成的長鏈接在tRNA上，就形成肽醯-tRNA。事實上，P位是最早與胺醯tRNA結合之處，在P位的tRNA帶有已合成好的胺基酸長鏈。當空tRNA即將離開核糖體，會占據E位。
核糖體易位到mRNA的3’端，也是以GTP為能量來源。

微管動力不穩定
在微管聚合過程中，每一個異質雙體（heterodimer）由一個α微管蛋白（tubulin）和一個β微管蛋白構成，攜帶二個GTP分子，而且當微管蛋白加到成長中的微管正端時，GTP被水解為GDP。在微管形成過程中，這種GTP水解並非必要，但研究顯示，只有結合GDP的微管蛋白分子可以解聚（depolymerize）。因此，在微管的頂端，以結合GTP的微管蛋白作為蓋子，保護微管不會解聚；一旦GTP被水解，微管開始解聚，並迅速萎縮。

cGTP
在嗅覺系統中，環鳥苷三磷酸（cGTP）協助環腺苷單磷酸（cAMP，如圖2）活化環核苷酸閘控離子通道（cyclic nucleotide-gated ion channel）。任何因環核苷酸存在而開啟的離子通道，都稱為環核苷酸閘控離子通道。