En química , un enlace fosfodiéster se produce cuando exactamente dos de los grupos hidroxilo ( -OH ) del ácido fosfórico reaccionan con grupos hidroxilo de otras moléculas para formar dos enlaces éster . El "vínculo" implica este vínculo C−O−PO−2OC-C . [1] La discusión sobre los fosfodiésteres está dominada por su prevalencia en el ADN y el ARN , pero los fosfodiésteres se encuentran en otras biomoléculas, por ejemplo, proteínas transportadoras de acilo , fosfolípidos y las formas cíclicas de GMP y AMP (cGMP y cAMP). [2]
Los enlaces fosfodiéster forman la columna vertebral del ADN y el ARN . En los enlaces fosfodiéster de los ácidos nucleicos, un fosfato está unido al carbono 5' de un nucleósido y al carbono 3' del nucleósido adyacente. Específicamente, son los enlaces fosfodiéster los que unen el átomo de carbono 3' de una molécula de azúcar y el átomo de carbono 5' de otra (de ahí el nombre de enlace fosfodiéster 3', 5' utilizado con referencia a este tipo de enlace en las cadenas de ADN y ARN). ). [3] Los grupos sacáridos involucrados son la desoxirribosa en el ADN y la ribosa en el ARN. Para que se forme el enlace fosfodiéster , que une los nucleósidos , las formas trifosfato o difosfato de los bloques de construcción de los nucleótidos se rompen para liberar la energía necesaria para impulsar la reacción catalizada por enzimas . [4] En la replicación del ADN, por ejemplo, la formación de enlaces fosfodiéster es catalizada por una enzima ADN polimerasa , utilizando un par de cationes de magnesio y otras estructuras de soporte. [3] La formación del enlace ocurre no sólo en la replicación del ADN y el ARN, sino también en la reparación y recombinación de ácidos nucleicos, y puede requerir la participación de varias polimerasas, cebadores y/o ligasas. Durante la replicación del ADN, por ejemplo, la ADN polimerasa I deja un agujero entre los fosfatos en la columna vertebral recién formada. La ADN ligasa es capaz de formar un enlace fosfodiéster entre los nucleótidos a cada lado del espacio. [2]
Los fosfodiésteres tienen carga negativa a pH 7. [5] La carga negativa atrae histonas , cationes metálicos como el magnesio y poliaminas [necesita citación]. La repulsión entre estas cargas negativas influye en la conformación de los ácidos polinucleicos.
La hidrólisis (rotura) de los enlaces fosfodiéster se puede promover de varias maneras. Las fosfodiesterasas son enzimas que catalizan la hidrólisis del enlace fosfodiéster. Estas enzimas participan en la reparación de secuencias de ADN y ARN, la recuperación de nucleótidos y la conversión de GMPc y AMPc en GMP y AMP, respectivamente. [2] La hidrólisis del enlace fosfodiéster también se produce química y espontáneamente, sin la ayuda de enzimas. Por ejemplo, la ribosa simple (en el ARN) tiene un grupo hidroxilo más que la desoxirribosa (en el ADN), lo que hace que la primera sea menos estable y más susceptible a la hidrólisis alcalina , donde condiciones de pH relativamente alto inducen la ruptura del enlace fosfodiéster entre dos ribonucleótidos . La relativa inestabilidad del ARN bajo el ataque hidroxilo de sus enlaces fosfodiéster lo hace inadecuado para el almacenamiento de información genómica, pero contribuye a su utilidad en la transcripción y traducción . [2]