تويت
الثايمين (Thymine)، يُرمز له (T) أو (Thy)، ويُسمى أيضًا (5-ميثيل يوراسيل)، هو أحد قواعد البيريميدين الموجودة في الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA)، إضافةً إلى الأدينين (A) والغوانين (G) والسيتوزين (C). هذه القواعد النيتروجينية هي حجر الأساس للحمض النووي، وجميع أشكال الحياة على الأرض.
اكتشف العالمان ألبريخت كوسيل وألبرت نيومان «الثايمين» عام 1893، إذ تمكّنا من عزل الثايمين من الغدد الصعترية «التيموسية» للعجول للمرة الأولى في التاريخ.
البنية الكيميائية
تحتوي بنية الثايمين الكيميائية على حلقة بيريميدين، ذلك شيء مشترك بين كل القواعد النووية.
في أثناء تشكل الحمض النووي، يتقابل الثايمين والأدينين ويرتبطان معًا بقوة برابطتين هيدروجينيتين، فتتشكل بنية ثابتة للحمض النووي. وبالمثل يرتبط الغوانين والسيتوزين. قد ترتبط جزيئتين من الثايمين معًا في ظل ظروف معينة، مثل التعرض للأشعة فوق البنفسجية، إلا أن هذا أقل شيوعًا من اقتران الثايمين والأدينين. غالبًا، لا يوجد الثايمين في بنية الحمض النووي الريبي (RNA)، إذ يستبدله اليوراسيل.
يشير الاسم العلمي للثايمين «5-ميثيل يوراسيل» إلى إمكانية الحصول عليه بمثيلة اليوراسيل «أي إضافة الجذر (CH3-)» في موقع الكربون الخامس في حلقة البيريميدين.
الفسفرة
بإضافة جزيئة الثايمين إلى جزيئة من سكر الريبوز منقوص الأكسجين، يتشكل نكليوسيد يُسمى ديوكسي ثايميدين، ما يُعرف باسم ثايميدين.
قد يُفسفر الثايميدين، إذ تُضاف مجموعات حمض فوسفوريك لتشكيل أحادي فوسفات الثايميدين، أو ثنائي فوسفات الثايميدين، أو ثلاثي فوسفات الثايميدين، وفقًا لعدد مجموعات حمض الفوسفوريك المُضافة.
الطفرات والسرطان
إذا وُجد عيب في بنية الثّايمين الكيميائية الطبيعية، سيؤدي ذلك إلى حدوث طفرة في الحمض النووي، ما قد يؤدي إلى الإصابة بسرطان الجلد.
من الأسباب الشائعة لحدوث طفرة في الحمض النووي، التي تشمل عيبًا في الثايمين، الاستجابة للأشعة فوق البنفسجية. قد تسبب موجات الضوء بهذا التردد تشكيل قواعد الثايمين المتجاورة «ثنائي». نظرًا إلى أن هذه ليست البنية الطبيعية للحمض النووي، فقد ينتج عن ذلك تغيير في وظائف الحمض النووي وغياب تنظيم نمو الخلايا، ما قد يؤدي إلى إنتاج خلايا سرطانية.
يستهدف «5-فلورويوراسيل» -وهو علاج شائع للسرطان- الثايمين، إذ يعمل بوصفه نظيرًا استقلابيًا له في أثناء تشكيل الحمض النووي. إذا دخل 5-فلوروراسيل إلى الحمض النووي للخلايا السرطانية المنقسمة بسرعة، سيُثبط تشكيل الحمض النووي الجديد للخلايا السرطانية، ومن ثم يُثبط نمو السرطان.
الثايمين في الفضاء
عام 2015، أعلن علماء ناسا أدلةً تشير إلى إمكانية إنتاج الثّايمين بنجاح في ظروف مخبرية تحاكي الفضاء الخارجي.
تحتوي النيازك غالبًا على مواد كيميائية مثل الهيدروكربونات العطرية متعددة حلقات «البيريميدين»، لذلك استُخدمت هذه الملاحظة أساسًا لتجربة مخبرية. في شروط محاكية للفضاء، تمكن العلماء من إنتاج الثايمين واليوراسيل والسيتوزين. نظرًا إلى أن هذه القواعد النووية أساسية في تكون الحياة، فإن إنتاجها الناجح في شروط مشابهة للفضاء يثير أسئلة مهمة حول إمكانية وجود بعض أشكال الحياة في الفضاء الخارجي. حتى الآن، هذه مجرد أفكار نظرية تتطلب المزيد من البحث لتأكيدها.
اكتشف العالمان ألبريخت كوسيل وألبرت نيومان «الثايمين» عام 1893، إذ تمكّنا من عزل الثايمين من الغدد الصعترية «التيموسية» للعجول للمرة الأولى في التاريخ.
البنية الكيميائية
تحتوي بنية الثايمين الكيميائية على حلقة بيريميدين، ذلك شيء مشترك بين كل القواعد النووية.
في أثناء تشكل الحمض النووي، يتقابل الثايمين والأدينين ويرتبطان معًا بقوة برابطتين هيدروجينيتين، فتتشكل بنية ثابتة للحمض النووي. وبالمثل يرتبط الغوانين والسيتوزين. قد ترتبط جزيئتين من الثايمين معًا في ظل ظروف معينة، مثل التعرض للأشعة فوق البنفسجية، إلا أن هذا أقل شيوعًا من اقتران الثايمين والأدينين. غالبًا، لا يوجد الثايمين في بنية الحمض النووي الريبي (RNA)، إذ يستبدله اليوراسيل.
يشير الاسم العلمي للثايمين «5-ميثيل يوراسيل» إلى إمكانية الحصول عليه بمثيلة اليوراسيل «أي إضافة الجذر (CH3-)» في موقع الكربون الخامس في حلقة البيريميدين.
الفسفرة
بإضافة جزيئة الثايمين إلى جزيئة من سكر الريبوز منقوص الأكسجين، يتشكل نكليوسيد يُسمى ديوكسي ثايميدين، ما يُعرف باسم ثايميدين.
قد يُفسفر الثايميدين، إذ تُضاف مجموعات حمض فوسفوريك لتشكيل أحادي فوسفات الثايميدين، أو ثنائي فوسفات الثايميدين، أو ثلاثي فوسفات الثايميدين، وفقًا لعدد مجموعات حمض الفوسفوريك المُضافة.
الطفرات والسرطان
إذا وُجد عيب في بنية الثّايمين الكيميائية الطبيعية، سيؤدي ذلك إلى حدوث طفرة في الحمض النووي، ما قد يؤدي إلى الإصابة بسرطان الجلد.
من الأسباب الشائعة لحدوث طفرة في الحمض النووي، التي تشمل عيبًا في الثايمين، الاستجابة للأشعة فوق البنفسجية. قد تسبب موجات الضوء بهذا التردد تشكيل قواعد الثايمين المتجاورة «ثنائي». نظرًا إلى أن هذه ليست البنية الطبيعية للحمض النووي، فقد ينتج عن ذلك تغيير في وظائف الحمض النووي وغياب تنظيم نمو الخلايا، ما قد يؤدي إلى إنتاج خلايا سرطانية.
يستهدف «5-فلورويوراسيل» -وهو علاج شائع للسرطان- الثايمين، إذ يعمل بوصفه نظيرًا استقلابيًا له في أثناء تشكيل الحمض النووي. إذا دخل 5-فلوروراسيل إلى الحمض النووي للخلايا السرطانية المنقسمة بسرعة، سيُثبط تشكيل الحمض النووي الجديد للخلايا السرطانية، ومن ثم يُثبط نمو السرطان.
الثايمين في الفضاء
عام 2015، أعلن علماء ناسا أدلةً تشير إلى إمكانية إنتاج الثّايمين بنجاح في ظروف مخبرية تحاكي الفضاء الخارجي.
تحتوي النيازك غالبًا على مواد كيميائية مثل الهيدروكربونات العطرية متعددة حلقات «البيريميدين»، لذلك استُخدمت هذه الملاحظة أساسًا لتجربة مخبرية. في شروط محاكية للفضاء، تمكن العلماء من إنتاج الثايمين واليوراسيل والسيتوزين. نظرًا إلى أن هذه القواعد النووية أساسية في تكون الحياة، فإن إنتاجها الناجح في شروط مشابهة للفضاء يثير أسئلة مهمة حول إمكانية وجود بعض أشكال الحياة في الفضاء الخارجي. حتى الآن، هذه مجرد أفكار نظرية تتطلب المزيد من البحث لتأكيدها.