Протопорфирин IX
| |
| Идентификаторы | |
|---|---|
3D model ( JSmol )
|
|
| КЭБ | |
| ХЭМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.008.213 |
| Номер ЕС |
|
| 251232 | |
| КЕГГ | |
ПабХим CID
|
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| С 34 Н 34 Н 4 О 4 | |
| Молярная масса | 562.658 g/mol |
| Плотность | 1,27 г/см 3 |
| Опасности | |
| СГС Маркировка : [1] | |
| |
| Предупреждение | |
| Х315 , Х319 , Х335 | |
| P261 , P264 , P264+P265 , P271 , P280 , P302+P352 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P319 , P321 , P332+P317 , P337+P317 , P362+P364 , P403+ П233 , П405 , П501 | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Протопорфирин IX – органическое соединение , классифицируемое как порфирин , которое играет важную роль в живых организмах в качестве предшественника других важных соединений, таких как гем ( гемоглобин ) и хлорофилл . Это твердое вещество насыщенного цвета, не растворяющееся в воде. Имя часто сокращается как PPIX .
Протопорфирин IX содержит порфиновое ядро, тетрапиррольный макроцикл с выраженным ароматическим характером. Протопорфирин IX по существу плоский, за исключением связей NH, которые выгнуты из плоскости колец в противоположных (транс) направлениях. [2]
Номенклатура
[ редактировать ]Общий термин «протопорфирин» относится к производным порфина, у которых внешние атомы водорода в четырех пиррольных кольцах заменены другими функциональными группами. Префикс прото часто означает «первый» в научной номенклатуре (например, закись углерода ), поэтому считается, что Ганс Фишер придумал название протопорфирин как первый класс порфиринов. [3] Фишер описал, как лишенный железа гем становится «прото-» порфирином, особенно в отношении порфирина Хьюго Каммерера. [4] [5] В наше время «прото-» обозначает разновидность порфирина, несущую метильные, виниловые и карбоксиэтил/пропионатные боковые группы. [6]
Фишер также разработал систему наименования римскими цифрами , которая включает 15 аналогов протопорфирина, однако система наименования не является систематической. [7] Альтернативное название гема — железный протопорфирин IX (железо PPIX). PPIX содержит четыре метильные группы. −CH 3 (М), две винильные группы −CH=CH 2 (V) и две пропионовой кислоты . группы -СН 2 -СН 2 -СООН (П). Суффикс «IX» указывает, что эти цепи расположены в круговом порядке MV-MV-MP-PM вокруг внешнего цикла в следующих соответствующих положениях: c2, c3-c7, c8-c12, c13-c17, c18. [7]
Метиновые . мостики PPIX называются альфа (c5), бета (c10), гамма (c15) и дельта (c20) В контексте гема метаболическая биотрансформация гем-оксигеназой приводит к избирательному открытию альфа-метинового мостика с образованием биливердина / билирубина . В этом случае полученный билин несет суффикс IXα, который указывает на то, что исходная молекула была расщеплена протопорфирином IX в альфа-положении. Неферментативное окисление может привести к раскрытию кольца в других положениях мостика. [8] Использование греческих букв в этом контексте берет свое начало в новаторской работе Георга Баркана в 1932 году. [9]
Характеристики
[ редактировать ]- Когда на соединение попадает ультрафиолетовый свет, он флуоресцирует ярко-красным цветом.
- Это также компонент яичной скорлупы, который придает ей характерный коричневый цвет. [10]
Естественное явление
[ редактировать ]Соединение встречается в природе в виде комплексов , в которых два внутренних атома водорода заменены двухвалентного металла катионом . При комплексообразовании с катионом железа(II) (железа) Фе 2+ молекула называется гемом . Гемы представляют собой простетические группы в некоторых важных белках. Эти гемсодержащие белки включают гемоглобин, миоглобин и цитохром с . Комплексы также могут образовываться с ионами других металлов, например цинка . [11]
Биосинтез
[ редактировать ]Соединение синтезируется из ациклических предшественников через монопиррол ( порфобилиноген ), затем тетрапиррол ( порфириноген , особенно уропорфириноген III ). Этот предшественник превращается в протопорфириноген IX , который окисляется до протопорфирина IX. [11] Последний этап опосредуется ферментом протопорфириногеноксидазой .
Протопорфирин IX является важным предшественником биологически важных простетических групп, таких как гем, цитохром с и хлорофиллы. В результате ряд организмов способны синтезировать этот тетрапиррол из основных предшественников, таких как глицин и сукцинил-КоА или глутаминовая кислота . Несмотря на широкий спектр организмов, синтезирующих протопорфирин IX, этот процесс в значительной степени консервативен от бактерий до млекопитающих, за некоторыми явными исключениями у высших растений. [12] [13] [14]
При биосинтезе этих молекул катион металла вставляется в протопорфирин IX с помощью ферментов, называемых хелатазами . Например, феррохелатаза превращает соединение в гем B (т.е. Fe-протопорфирин IX или протогем IX). При биосинтезе хлорофилла фермент хелатаза магния превращает его в Mg-протопорфирин IX .
Описанные производные металлопротопорфирина IX.
[ редактировать ]Протопорфирин IX реагирует с солями железа на воздухе с образованием комплекса FeCl(PPIX). [15] Гем, связанный с хлором, известен как гемин. Многие металлы, кроме Fe, при координировании с PPIX образуют гем -подобные комплексы. Особый интерес представляют производные кобальта , поскольку они также выполняют функцию переносчиков кислорода. [16] Терапевтическая ценность других металлов — никеля, олова, хрома — исследовалась. [17]
Палепрон – динатриевая соль протопорфирина IX. [18]
История
[ редактировать ]Лэйдлоу, возможно, впервые выделил PPIX в 1904 году. [5]
Клиническое значение
[ редактировать ]Цветение протопорфирина IX от введения 5-АЛК используется в хирургии глиобластомы под флуоресцентным контролем . [19] [20]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «протопорфирин IX» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov .
- ^ Уинслоу С. Коги; Джеймс А. Иберс (1977). «Кристаллическая и молекулярная структура свободного основания порфирина, диметилового эфира протопорфирина IX». Дж. Ам. хим. Соц . 99 (20): 6639–6645. дои : 10.1021/ja00462a027 . ПМИД 19518 .
- ^ Висенте, Мария да GH; Смит, Кевин М. (2014). «Синтез и функционализация порфириновых макроциклов» . Современный органический синтез . 11 (1): 3–28. дои : 10.2174/15701794113106660083 . ISSN 1570-1794 . ПМК 4251786 . ПМИД 25484638 .
- ^ Фишер, Ганс (1930). «О гемине и взаимосвязи между гемином и хлорофиллом» (PDF) . Нобелевская премия .
- ^ Jump up to: а б С, Торбен К. (1 января 1980 г.). «Краткая история порфиринов и порфирий» . Международный журнал биохимии . 11 (3–4): 189–200. дои : 10.1016/0020-711X(80)90219-0 . ISSN 0020-711X . ПМИД 6993245 .
- ^ Невес, Ана Каролина де Оливейра; Гальван, Исмаил (2020). «Модели человеческих порфирий: животных в дикой природе не заметили?» . Биоэссе . 42 (12): 2000155. doi : 10.1002/bies.202000155 . ISSN 1521-1878 . ПМИД 33155299 . S2CID 226269267 .
- ^ Jump up to: а б Мосс, врач общей практики (15 декабря 1988 г.). «Номенклатура тетрапирролов. Рекомендации 1986 г. Объединенной комиссии IUPAC-IUB по биохимической номенклатуре (JCBN)» . Европейский журнал биохимии . 178 (2): 277–328. дои : 10.1111/j.1432-1033.1988.tb14453.x . ISSN 0014-2956 . ПМИД 3208761 .
- ^ Берк, Пол Д.; Берлин, Натаниэль И. (1977). Международный симпозиум по химии и физиологии желчных пигментов . Министерство здравоохранения, образования и социального обеспечения США, Служба общественного здравоохранения, Национальные институты здравоохранения.
- ^ Баркан, Георг; Шалес, Отто (1938). «Гемоглобин из желчного пигмента» . Природа . 142 (3601): 836–837. Бибкод : 1938 Nature.142..836B . дои : 10.1038/142836b0 . ISSN 1476-4687 . S2CID 4073510 .
- ^ Сачар, М.; Андерсон, Кентукки; Ма, X. (2016). «Протопорфирин IX: хороший, плохой и злой» . Журнал фармакологии и экспериментальной терапии . 356 (2): 267–275. дои : 10.1124/jpet.115.228130 . ПМЦ 4727154 . ПМИД 26588930 .
- ^ Jump up to: а б Пол Р. Ортис де Монтеллано (2008). «Гемы в биологии». Энциклопедия химической биологии Wiley . Джон Уайли и сыновья. стр. 1–10. дои : 10.1002/9780470048672.wecb221 . ISBN 978-0-470-04867-2 .
- ^ А. Р. Баттерсби; CJR Фукс; GWJ Мэтчем; Э. Макдональд (1980). «Биосинтез пигментов жизни: образование макроцикла» . Природа . 285 (5759): 17–21. Бибкод : 1980Natur.285...17B . дои : 10.1038/285017a0 . ПМИД 6769048 . S2CID 9070849 .
- ^ Ф. Дж. Липер (1983). «Биосинтез порфиринов, хлорофиллов и витамина B12». Отчеты о натуральных продуктах . 2 (1): 19–47. дои : 10.1039/NP9850200019 . ПМИД 3895052 .
- ^ Г. Слой; Дж. Райхельт; Д. Ян; Д. В. Хайнц (2010). «Строение и функции ферментов биосинтеза гема» . Белковая наука . 19 (6): 1137–1161. дои : 10.1002/pro.405 . ПМЦ 2895239 . ПМИД 20506125 .
- ^ Чанг, СК; Динелло, РК; Дельфин, Д. (2007). «Железные порфины». Неорганические синтезы . Том. 20. стр. 147–155. дои : 10.1002/9780470132517.ch35 . ISBN 978-0-470-13251-7 .
- ^ Диас, Сы́Лвио LP; Гушикем, Ёситака; Рибейро, Эмерсон С.; Бенвенутти, Эдилсон В. (2002). «Комплексы гематопорфирина IX и протопорфирина IX кобальта (II), иммобилизованные на высокодисперсном оксиде титана (IV) на поверхности целлюлозного микроволокна: исследование электрохимических свойств и восстановления растворенного кислорода». Журнал электроаналитической химии . 523 (1–2): 64–69. дои : 10.1016/S0022-0728(02)00722-2 .
- ^ Верман, Хендрик Дж.; Экстранд, Брэдли С.; Стивенсон, Дэвид К. (1993). «Выбор ингибиторов металлопорфирин-гемоксигеназы на основе активности и фотореактивности» . Педиатрические исследования . 33 (2): 195–200. дои : 10.1203/00006450-199302000-00021 . ПМИД 8433895 . S2CID 9223457 .
- ^ ПабХим. «Протопорфирин динатрий» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 15 апреля 2021 г.
- ^ Зеппа, Пьетро; Де Марко, Рафаэле; Монтичелли, Маттео; Массара, Армандо; Бьянкони, Андреа; Ди Перна, Джузеппе; Греко Красто, Стефания; Кофано, Фабио; Мелькарн, Антонио; Ланотте, Мишель Мария; Гарбосса, Диего (26 апреля 2022 г.). «Хирургия под контролем флуоресценции при глиобластоме: 5-АЛК, СФ или оба? Различия между флуоресцентными красителями в 99 последовательных случаях» . Науки о мозге . 12 (5): 555. doi : 10.3390/brainsci12050555 . ISSN 2076-3425 . ПМЦ 9138621 . ПМИД 35624942 .
- ^ Пальмьери, Джузеппе; Кофано, Фабио; Сальвати, Лука Франческо; Монтичелли, Маттео; Зеппа, Пьетро; Перна, Джузеппе Ди; Мелькарн, Антонио; Альтьери, Роберто; Ла Рокка, Джузеппе; Сабатино, Джованни; Барбагалло, Джузеппе Мария; Тартара, Фульвио; Зенга, Франческо; Гарбосса, Диего (01 января 2021 г.). «Хирургия под контролем флуоресценции при глиомах высокой степени злокачественности: современное состояние и новые перспективы» . Технологии в исследовании и лечении рака . 20 : 153303382110216. doi : 10.1177/15330338211021605 . ISSN 1533-0346 . ПМЦ 8255554 . ПМИД 34212784 .