Каиновая кислота

Каиновая кислота
Имена
	Название ИЮПАК (3S , 4S ) -3-(Карбоксиметил)-4-(проп-1-ен-2-ил) -L -пролин
	Систематическое название ИЮПАК (2S , 3S , 4S ) -3-(карбоксиметил)-4-(проп-1-ен-2-ил)пирролидин-2-карбоновая кислота
	Другие имена 2-карбокси-3-карбоксиметил-4-изопропенилпирролидин [ нужна ссылка ]
Идентификаторы
Номер CAS	487-79-6 ;
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение ;
Справочник Байльштейна	86660
ЧЭБИ	ЧЕБИ:31746 ;
ЧЕМБЛ	ХЕМБЛ27527 ;
ХимическийПаук	9837 ;
КЕГГ	C12819 ;
МеШ	Каиновая+кислота
ПабХим CID	10255 ;
НЕКОТОРЫЙ	СИВ03811UC ;
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID7040526 ;
	показывать ИнЧИ
	показывать УЛЫБКИ
Характеристики
Химическая формула	С 10 Н 15 Н О 4
Молярная масса	213.233 g·mol −1
Температура плавления	215 ° C (419 ° F, 488 К) (разлагается)
войти P	0.635
Кислотность ( pKa )	2.031
Основность (p K b )	11.966
Структура
Кристаллическая структура	Моноклиника
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). проверить ( что такое ?) Ссылки на инфобоксы

Каиновая кислота , или каинат , представляет собой кислоту, которая в природе содержится в некоторых морских водорослях . нейровозбуждающих аминокислот Каиновая кислота является мощным агонистом , который действует путем активации рецепторов глутамата , основного возбуждающего нейромедиатора в центральной нервной системе. Глутамат вырабатывается в ходе клеточных метаболических процессов, и существует четыре основные классификации глутаматных рецепторов : рецепторы NMDA , рецепторы AMPA , каинатные рецепторы и метаботропные рецепторы глутамата . Каиновая кислота является агонистом каинатных рецепторов , типа ионотропных рецепторов глутамата . Каинатные рецепторы, вероятно, контролируют натриевый канал , который производит возбуждающие постсинаптические потенциалы (ВПСП) при связывании глутамата. ^[1]

Каиновую кислоту обычно вводят лабораторным животным для изучения эффектов экспериментальной абляции . Каиновая кислота является прямым агонистом глутаминовых каинатных рецепторов, и большие дозы концентрированных растворов вызывают немедленную гибель нейронов за счет чрезмерной стимуляции нейронов. Такое повреждение и гибель нейронов называют эксайтотоксическим поражением. Таким образом, в больших концентрированных дозах каиновая кислота может считаться нейротоксином, а в малых дозах разбавленного раствора каиновая кислота будет химически стимулировать нейроны. ^[2] Фактически, каинат, по-видимому, регулирует серотонинергическую активность в сетчатке позвоночных. ^[3]

Электрическая стимуляция определенных областей мозга обычно проводится путем пропускания электрического тока через провод, который вводится в мозг для поражения определенной области мозга. Электрическая стимуляция без разбора разрушает все, что находится вблизи кончика электрода, включая нервные тела и аксоны проходящих через него нейронов; поэтому трудно отнести последствия поражения к одной области. Химическая стимуляция обычно проводится через канюлю, которая вводится в мозг посредством стереотаксической хирургии . Химическая стимуляция, хотя и более сложная, чем электрическая, имеет явное преимущество, заключающееся в активации тел клеток, но не близлежащих аксонов, поскольку только тела клеток и последующие дендриты содержат рецепторы глутамата. Следовательно, химическая стимуляция каиновой кислотой более локализована, чем электрическая. Как химические, так и электрические поражения потенциально могут вызвать дополнительное повреждение головного мозга из-за самой природы вставленного электрода или канюли. Поэтому наиболее эффективным Исследования абляции проводятся по сравнению с имитацией поражения, которое дублирует все этапы образования поражения головного мозга, за исключением того, который действительно вызывает повреждение головного мозга, то есть инъекции каиновой кислоты или применения электрического шока.

Биосинтез

В 2019 году Чекан и др. смогли использовать биоинформационные инструменты для поиска гомологов гена домоевой кислоты в морских водорослях Digenea simplex . ^[4] Исследователи идентифицировали кластер, содержащий гены, идентифицированные как гены биосинтеза каиновой кислоты ( kab ). Этот кластер содержит аннотированную N-пренилтрансферазу, α-кетоглутарат (αKG)-зависимую диоксигеназу и несколько ретротранспозируемых элементов. Чтобы подтвердить продукцию каиновой кислоты через идентифицированный кластер, Chekan et al. экспрессировали гены в Escherichia coli и подтвердили ферментативные функции каждого предложенного гена.

На первом этапе пути участвует N-пренилтрансфераза KabA, которая позволяет пренилировать L-глутаминовую кислоту диметилаллилпирофосфатом (DMAPP) с образованием промежуточного N -диметилаллил-1-глутаминовой кислоты (прекаиновой кислоты). Затем KabC катализирует стереоконтролируемое образование тризамещенного пирролидинового кольца, превращая прекаиновую кислоту в конечную каиновую кислоту. KabC также смог произвести другой изомер каиновой кислоты, лактон каиновой кислоты.

Биосинтез каиновой кислоты и лактона каиновой кислоты

Возникновение

Каиновая кислота была первоначально выделена из морских водорослей Digenea simplex и Chondria Armata в 1953 году. ^[5] их называют «Каинин-соу» или «Макури» В Японии , и они используются как противогельминтное средство .

Фармакологическая активность

Каиновая кислота используется в первичных культурах нейрональных клеток. ^[6] и при остром приготовлении срезов мозга ^[7] изучить физиологический эффект эксайтотоксичности и оценить нейропротекторные возможности потенциальных терапевтических средств.

Каиновая кислота является мощным возбуждающим средством центральной нервной системы , которое используется в исследованиях эпилепсии для индукции судорог у экспериментальных животных. ^[8] в типичной дозе 10–30 мг/кг для мышей. Каиновая кислота не только вызывает судороги, но и эксайтотоксична и эпилептогенна. ^[9] Каиновая кислота вызывает судороги за счет активации каинатных рецепторов, содержащих субъединицу GluK2 , а также за счет активации рецепторов AMPA, для которых она служит частичным агонистом. ^[10] Также введение каиновой кислоты в гиппокамп животных приводит к значительному повреждению пирамидных нейронов и последующей судорожной активности. Дефицит поставок, начавшийся в 2000 году, привел к значительному росту стоимости каиновой кислоты. ^[11]

Приложения

нейробиологические исследования
- нейродегенеративный агент
- моделирование эпилепсии ^[12]
- моделирование болезни Альцгеймера

См. также

Ссылки

^ Карлсон Н.Р. (2013). Физиология поведения . Пирсон. стр. 121 . ISBN 978-0-205-23939-9 .
^ Карлсон Н.Р. (2013). Физиология поведения . Пирсон. стр. 152 . ISBN 978-0-205-23939-9 .
^ Пассос А.Д., Эркулано А.М., Оливейра К.Р., де Лима С.М., Роча Ф.А., Фрейтас Х.Р. и др. (октябрь 2019 г.). «Регуляция серотонинергической системы каинатом в сетчатке птиц». Клеточная и молекулярная нейробиология . 39 (7): 1039–1049. дои : 10.1007/s10571-019-00701-8 . ПМИД 31197744 . S2CID 254384979 .
^ Чекан Дж.Р., МакКинни С.М., Мур М.Л., Поплавски С.Г., Майкл Т.П., Мур Б.С. (июнь 2019 г.). «Масштабируемый биосинтез нейрохимического вещества морских водорослей, каиновой кислоты» . Ангеванде Хеми . 58 (25): 8454–8457. дои : 10.1002/anie.201902910 . ПМК 6574125 . ПМИД 30995339 .
^ Молони М.Г. (апрель 1998 г.). «Возбуждающие аминокислоты». Отчеты о натуральных продуктах . 15 (2): 205–219. дои : 10.1039/a815205y . ПМИД 9586226 .
^ Мид А.Дж., Мелони Б.П., Масталья, Флорида, Уотт П.М., Наки, Северо-Запад (ноябрь 2010 г.). «Ингибирующие AP-1 пептиды ослабляют in vitro гибель кортикальных нейронов, вызванную каиновой кислотой». Исследования мозга . 1360 : 8–16. дои : 10.1016/j.brainres.2010.09.007 . ПМИД 20833150 . S2CID 42116946 .
^ Крейг Эй Джей, Хаусли Дж. Д., Фат Т (2014). «Моделирование эксайтотоксического ишемического повреждения головного мозга нейронов Пуркинье мозжечка с помощью прижизненной и in vitro многофотонной лазерной сканирующей микроскопии». В Бакота Л., Брандт Р. (ред.). Лазерная сканирующая микроскопия и количественный анализ изображений нейрональной ткани . Спрингер. стр. 105–128. ISBN 978-1-4939-0380-1 .
^ Барроу, Пенсильвания. Исследование изменений возбудимости и торможения зубчатых гранулярных клеток на каиновой модели височной эпилепсии . OCLC 53634796 .
^ Бен-Ари Ю (2012). «Каинат и височная эпилепсия: 3 десятилетия прогресса» . В Ноэбельсе Дж.Л., Аволи М., Рогавски М.А., Олсене Р.В., Дельгадо-Эскуэта А.В. (ред.). Основные механизмы эпилепсии Джаспера [Интернет] (4-е изд.). Бетесда (Мэриленд): Национальный центр биотехнологической информации (США). ПМИД 22787646 .
^ Фрич Б., Рейс Дж., Гасиор М., Камински Р.М., Рогавски М.А. (апрель 2014 г.). «Роль каинатных рецепторов GluK1 в судорогах, эпилептических разрядах и эпилептогенезе» . Журнал неврологии . 34 (17): 5765–5775. doi : 10.1523/JNEUROSCI.5307-13.2014 . ПМЦ 3996208 . ПМИД 24760837 .
^ Трамбле Дж. Ф. (2000). «Нехватка каиновой кислоты затрудняет нейробиологические исследования» . Архив новостей химической и инженерной промышленности . 78 . Новости химии и техники: 14–15. doi : 10.1021/cen-v078n001.p014 . Проверено 22 февраля 2021 г.
^ Барроу, Пенсильвания. Исследование изменений возбудимости и торможения зубчатых гранулярных клеток на каиновой модели височной эпилепсии . OCLC 53634796 .

Внешние ссылки

Каинатные рецепторы

[1] Карлсон Н.Р. (2013). Физиология поведения . Пирсон. стр. 121 . ISBN 978-0-205-23939-9 .

[2] Карлсон Н.Р. (2013). Физиология поведения . Пирсон. стр. 152 . ISBN 978-0-205-23939-9 .

[3] Пассос А.Д., Эркулано А.М., Оливейра К.Р., де Лима С.М., Роча Ф.А., Фрейтас Х.Р. и др. (октябрь 2019 г.). «Регуляция серотонинергической системы каинатом в сетчатке птиц». Клеточная и молекулярная нейробиология . 39 (7): 1039–1049. дои : 10.1007/s10571-019-00701-8 . ПМИД 31197744 . S2CID 254384979 .

[4] Чекан Дж.Р., МакКинни С.М., Мур М.Л., Поплавски С.Г., Майкл Т.П., Мур Б.С. (июнь 2019 г.). «Масштабируемый биосинтез нейрохимического вещества морских водорослей, каиновой кислоты» . Ангеванде Хеми . 58 (25): 8454–8457. дои : 10.1002/anie.201902910 . ПМК 6574125 . ПМИД 30995339 .

[5] Молони М.Г. (апрель 1998 г.). «Возбуждающие аминокислоты». Отчеты о натуральных продуктах . 15 (2): 205–219. дои : 10.1039/a815205y . ПМИД 9586226 .

[6] Мид А.Дж., Мелони Б.П., Масталья, Флорида, Уотт П.М., Наки, Северо-Запад (ноябрь 2010 г.). «Ингибирующие AP-1 пептиды ослабляют in vitro гибель кортикальных нейронов, вызванную каиновой кислотой». Исследования мозга . 1360 : 8–16. дои : 10.1016/j.brainres.2010.09.007 . ПМИД 20833150 . S2CID 42116946 .

[7] Крейг Эй Джей, Хаусли Дж. Д., Фат Т (2014). «Моделирование эксайтотоксического ишемического повреждения головного мозга нейронов Пуркинье мозжечка с помощью прижизненной и in vitro многофотонной лазерной сканирующей микроскопии». В Бакота Л., Брандт Р. (ред.). Лазерная сканирующая микроскопия и количественный анализ изображений нейрональной ткани . Спрингер. стр. 105–128. ISBN 978-1-4939-0380-1 .

[8] Барроу, Пенсильвания. Исследование изменений возбудимости и торможения зубчатых гранулярных клеток на каиновой модели височной эпилепсии . OCLC 53634796 .

[9] Бен-Ари Ю (2012). «Каинат и височная эпилепсия: 3 десятилетия прогресса» . В Ноэбельсе Дж.Л., Аволи М., Рогавски М.А., Олсене Р.В., Дельгадо-Эскуэта А.В. (ред.). Основные механизмы эпилепсии Джаспера [Интернет] (4-е изд.). Бетесда (Мэриленд): Национальный центр биотехнологической информации (США). ПМИД 22787646 .

[10] Фрич Б., Рейс Дж., Гасиор М., Камински Р.М., Рогавски М.А. (апрель 2014 г.). «Роль каинатных рецепторов GluK1 в судорогах, эпилептических разрядах и эпилептогенезе» . Журнал неврологии . 34 (17): 5765–5775. doi : 10.1523/JNEUROSCI.5307-13.2014 . ПМЦ 3996208 . ПМИД 24760837 .

[11] Трамбле Дж. Ф. (2000). «Нехватка каиновой кислоты затрудняет нейробиологические исследования» . Архив новостей химической и инженерной промышленности . 78 . Новости химии и техники: 14–15. doi : 10.1021/cen-v078n001.p014 . Проверено 22 февраля 2021 г.

[12] Барроу, Пенсильвания. Исследование изменений возбудимости и торможения зубчатых гранулярных клеток на каиновой модели височной эпилепсии . OCLC 53634796 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]