Цитозин ( / ˈ s aɪ t ə ˌ s iː n , - ˌ z iː n , - ˌ s ɪ n / [2] [3] ) ( символ C или Cyt ) — одно из четырех нуклеиновых оснований , обнаруженных в ДНК и РНК , наряду с аденином , гуанином и тимином ( урацил в РНК). Это производное пиримидина с гетероциклическим ароматическим кольцом и двумя присоединенными заместителями ( аминогруппа в положении 4 и кетогруппа в положении 2). Нуклеозид цитозина — цитидин . В спаривании оснований Уотсона-Крика он образует три водородные связи с гуанином .
Цитозин был открыт и назван Альбрехтом Косселем и Альбертом Нейманом в 1894 году, когда он был гидролизован из тканей тимуса теленка . [4] [5] Структура была предложена в 1903 году и была синтезирована (и, таким образом, подтверждена) в лаборатории в том же году.
В 1998 году цитозин использовался в ранней демонстрации квантовой обработки информации, когда исследователи Оксфордского университета реализовали алгоритм Дойча-Йожсы на двухкубитном квантовом компьютере ядерного магнитного резонанса (NMRQC) . [6]
В марте 2015 года ученые НАСА сообщили об образовании цитозина, наряду с урацилом и тимином, из пиримидина в космических лабораторных условиях, что представляет интерес, поскольку пиримидин был обнаружен в метеоритах, хотя его происхождение неизвестно. [7]
Цитозин можно найти в составе ДНК, в составе РНК или в составе нуклеотида . Как цитидинтрифосфат (ЦТФ), он может действовать как кофактор ферментов и может переносить фосфат для превращения аденозиндифосфата (АДФ) в аденозинтрифосфат (АТФ).
В ДНК и РНК цитозин соединен с гуанином . Однако он по своей природе нестабилен и может превращаться в урацил ( спонтанное дезаминирование ). Это может привести к точечной мутации, если ее не исправить ферментами репарации ДНК , такими как урацилгликозилаза, которая расщепляет урацил в ДНК.
Цитозин также может быть метилирован в 5-метилцитозин с помощью фермента, называемого ДНК-метилтрансферазой , или метилирован и гидроксилирован с образованием 5-гидроксиметилцитозина . Разница в скорости дезаминирования цитозина и 5-метилцитозина (до урацила и тимина ) лежит в основе бисульфитного секвенирования . [8]
Цитозин , находящийся третьим в кодоне РНК , является синонимом урацила , поскольку они взаимозаменяемы в качестве третьего основания. Если третье основание кодона находится в качестве второго основания, оно всегда взаимозаменяемо. Например, UCU, UCC, UCA и UCG являются сериновыми , независимо от третьего основания.
Активное ферментативное дезаминирование цитозина или 5-метилцитозина цитозиндезаминазами семейства APOBEC может иметь как полезные, так и вредные последствия для различных клеточных процессов, а также для эволюции организма. [9] С другой стороны, последствия дезаминирования 5-гидроксиметилцитозина остаются менее изученными.
До октября 2021 года цитозин не обнаруживался в метеоритах, а это означало, что первым нитям РНК и ДНК пришлось искать где-то еще, чтобы получить этот строительный блок. Цитозин, вероятно, образовался в некоторых родительских телах метеоритов, однако не сохранялся внутри этих тел из-за эффективной реакции дезаминирования в урацил . [10]
В октябре 2021 года было объявлено, что цитозин был обнаружен в метеоритах исследователями в рамках совместного проекта Японии и НАСА, в котором использовались новые методы обнаружения, позволяющие избежать повреждения нуклеотидов при их извлечении из метеоритов. [11]
