Was ist Uracil?
Uracil ist eine Base mit der chemischen Formel C4H4N2O2 und eine der vier Basen, aus denen die Ribonukleinsäure (RNA) besteht.
In der Sequenz der RNA wird Uracil durch den Buchstaben U dargestellt. Uracil ist ebenfalls ein farbloser Feststoff mit einem Molekulargewicht von 112,09.
Basen wie Adenin, Guanin und Cytosin kommen sowohl in der DNA als auch in der RNA vor, Uracil jedoch nur in der RNA; bei der Synthese der RNA aus der DNA-Sequenz ersetzt Uracil die Thymin-Anordnung in der DNA und die DNA-Sequenz wird in RNA umgeschrieben.
Anwendungen von Uracil
Uracil ist eine der Pyrimidinbasen der RNA und ein wichtiger Bestandteil der RNA; letztere ist ein Molekül, das für die Übertragung genetischer Informationen und die Synthese von Proteinen benötigt wird und Uracil wird verwendet, wenn die RNA aus einer DNA-Basensequenz transkribiert wird.
Uracil ist auch eine Substanz, die im pharmazeutischen Bereich als synthetischer Bestandteil von Krebsmedikamenten und Nukleinsäure-Medikamenten weit verbreitet ist. Substanzen mit einem Fluor an Position 5 des Uracils werden als Krebsmedikament Fluorouracil (5-FU) verwendet. Fluorouracil hat eine antitumorale Wirkung auf eine Vielzahl von Krebsarten, darunter Magen-, Leber- und Eierstockkrebs.
Eigenschaften von Uracil
Uracil ist eine der vier Nukleobasen der RNA. Es handelt sich um eine weiße, pulverförmige organische Verbindung mit der Summenformel C4H4N2O2. Uracil ist schwach wasserlöslich und löslich in Alkoholen.
Es lässt sich leicht oxidieren, nitrieren und alkylieren. In Gegenwart von Phenol und Natriumhypochlorit ist Uracil im UV-Licht sichtbar; in der RNA bildet Uracil Basenpaare mit Adenin und wird bei der DNA-Transkription durch Thymin ersetzt. Thymin wird durch Methylierung von Uracil hergestellt.
Bei der Basenpaarung mit Adenin kann Uracil sowohl als Wasserstoffbrückenbindungsakzeptor als auch als Wasserstoffbrückenbindungsdonator fungieren.
- Chemische Formel: C4H4N2O2
- Molekulargewicht: 112,09 g/mol
- Erscheinungsbild: weißes kristallines Pulver
- Schmelzpunkt: 335-338 °C
- Siedepunkt: 440 °C
Struktur von Uracil
Wie Cytosin und Thymin ist Uracil eine Base mit einem Pyrimidinring. Sie lässt sich leicht an Ribosezucker und Phosphat binden, um das Ribonukleosid Uridin zu bilden.
Durch weitere Phosphorylierung von Uridin entstehen Uridinmonophosphat (UMP), Uridindiphosphat (UDP) und Uridintriphosphat (UTP). Jedes dieser Moleküle wird vom Körper biosynthetisiert und spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung lebenswichtiger Funktionen.
Es hat sich gezeigt, dass bei der Reaktion von Uracil mit wasserfreiem Hydrazin der Uracil-Ring OO geöffnet wird. Liegt der pH-Wert der Reaktion über 10,5, wird ein Uracil-Anion gebildet und die Reaktion verläuft langsamer.
Auch wenn der pH-Wert gesenkt wird, ist die Reaktion aufgrund der Protonierung des Hydrazins ähnlich langsam. Die Reaktivität von Uracil ändert sich nicht mit der Temperatur.
Weitere Informationen zu Uracil
Wirkmechanismus von Fluorouracil
Fluorouracil ist ein Stoffwechselantagonist auf Fluoropyrimidinbasis, der als Krebsmedikament eingesetzt wird. Es handelt sich um ein altes Medikament, von dem eine Reihe von Generika erhältlich ist.
Seit den 1990er Jahren wurde Fluorouracil verabreicht und es wurden weitere Verbesserungen an dem Medikament vorgenommen, um es wirksamer zu machen. Fluorouracil hat eine Struktur, bei der das Wasserstoffatom an Position 5 des Uracils durch ein Fluoratom ersetzt ist.
Es wird im Körper phosphoryliert und zu seinem Wirkstoff, dem 5-Fluordesoxyuridin-5′-monophosphat (FdUMP), metabolisiert. Der Einbau von FdUMP in die DNA hemmt die DNA-Synthese und unterdrückt das Wachstum von Krebszellen.
Ein weiterer Wirkmechanismus besteht darin, dass FdUMP die Aktivität der Thymidylatsynthase (TS) hemmt, was die Synthese von Thymin in der Zelle und damit die Produktion von DNA verhindert. Fluorouracil wird vom Körper zu 5-Fluorouridintriphosphat (FUTP) umgewandelt, das anstelle von UTP in die RNA eingebaut wird, wodurch die RNA-Verarbeitung und die mRNA-Translation beeinträchtigt werden.