Метилглиоксаль

Метилглиоксаль
Skeletal formula
Имена
	Предпочтительное название ИЮПАК 2-оксопропаналь
	Другие имена Пирувальдегид
Идентификаторы
Номер CAS	78-98-8 ; 1186-47-6 (гидрат) ;
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение ;
3DMeet	B00127 ;
Справочник Байльштейна	906750
КЭБ	ЧЕБИ:17158 ;
ХЭМБЛ	ХЕМБЛ170721 ;
ХимическийПаук	857 ;
Лекарственный Банк	ДБ03587 ;
Информационная карта ECHA	100.001.059
ИЮФАР/БПС	6303 ;
КЕГГ	C00546 ;
МеШ	Метилглиоксаль
ПабХим CID	880 ;
НЕКОТОРЫЙ	722КЛД7415 ;
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID0021628 ;
	показывать ИнЧИ
	показывать УЛЫБКИ
Характеристики
Химическая формула	C3H4OC3H4O2
Молярная масса	72.063 g·mol −1
Появление	Желтая жидкость
Плотность	1,046 г/см 3
Температура плавления	25 ° C (77 ° F; 298 К)
Точка кипения	72 ° С (162 ° F; 345 К)
Опасности
	СГС Маркировка :
Пиктограммы
Сигнальное слово	Опасность
Заявления об опасности	Х290 , Х302 , Х315 , Х317 , Х318 , Х319 , Х335 , Х341
Меры предосторожности	P201 , P202 , P234 , P261 , P264 , P270 , P271 , P272 , P280 , P281 , P301+P312 , P302+P352 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P308+P313 , P31 0 , П312 , П321 , П330 , P332+P313 , P333+P313 , P337+P313 , P362 , P363 , P390 , P403+P233 , P404 , P405 , P501
Родственные соединения
Родственные кетоны , альдегиды	Глиоксаль ; Пропиональдегид ; пропанедиальный ; Ацетон ; Диацетил ; Ацетилацетон ;
Родственные соединения	Глиоксиловая кислота ; Пировиноградная кислота ; Ацетоуксусная кислота ;
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). проверить ( что такое ?) Ссылки на инфобоксы

Метилглиоксаль ( MGO ) — органическое соединение формулы CH ₃ C(O)CHO. Это восстановленное производное пировиноградной кислоты . Это реактивное соединение, которое участвует в биологии диабета . Метилглиоксаль производят в промышленных масштабах путем разложения углеводов с использованием сверхэкспрессированной метилглиоксальсинтазы . ^[1]

Химическая структура

Газообразный метилглиоксаль имеет две карбонильные группы: альдегидную и кетоновую . В присутствии воды он существует в виде гидратов и олигомеров . Образование этих гидратов свидетельствует о высокой реакционной способности MGO, что имеет отношение к его биологическому поведению. ^[2]

Биохимия

Биосинтез и биодеградация

В организмах метилглиоксаль образуется как побочный продукт нескольких метаболических путей . ^[3] Метилглиоксаль в основном возникает как побочные продукты гликолиза с участием глицеральдегид-3-фосфата и дигидроксиацетонфосфата . Также считается, что он возникает в результате разложения ацетона и треонина . ^[4] , иллюстрирующая множество путей получения MGO, Аристолоховая кислота вызывала 12-кратное увеличение концентрации метилглиоксаля с 18 до 231 мкг/мг почечного белка у отравленных мышей. ^[5] Он может образовываться из 3-аминоацетона , который является промежуточным продуктом катаболизма треонина , а также в результате перекисного окисления липидов . Однако наиболее важным источником является гликолиз . Здесь метилглиоксаль образуется в результате неферментативного удаления фосфата из глицеральдегидфосфата и дигидроксиацетонфосфата (DHAP), двух промежуточных продуктов гликолиза. Это преобразование является основой потенциального биотехнологического пути получения товарного химического вещества 1,2-пропандиола . ^[6]

Поскольку метилглиоксаль обладает высокой цитотоксичностью , появилось несколько механизмов детоксикации. Одной из них является глиоксалазная система . Метилглиоксаль детоксифицируется глутатионом . Глутатион реагирует с метилглиоксалем с образованием гемитиоацеталя , который превращается в S - D -лактоилглутатион под действием глиоксалазы I . ^[7] Этот тиоэфир гидролизуется до D -лактата под действием глиоксалазы II . ^[8]

Биохимическая функция

Метилглиоксаль участвует в образовании конечных продуктов гликирования (AGE). ^[4] В этом процессе метилглиоксаль реагирует со свободными аминогруппами лизина и аргинина, а также с тиоловыми группами цистеина, образуя КПГ. Гистоны также сильно чувствительны к модификации метилглиоксалем, и уровень этих модификаций увеличивается при раке молочной железы. ^[9]^[10]

Повреждения ДНК вызываются реактивными карбонилами , главным образом метилглиоксалем и глиоксалем , с частотой, сходной с частотой окислительных повреждений ДНК . ^[12] Такое повреждение, называемое гликированием ДНК , может вызвать мутацию , разрывы ДНК и цитотоксичность . ^[12] У людей белок DJ-1 (также называемый PARK7 ) играет ключевую роль в восстановлении гликированных оснований ДНК.

Биомедицинские аспекты

Из-за повышенного уровня глюкозы в крови метилглиоксаль имеет более высокие концентрации у диабетиков и связан с артериальным атерогенезом . Повреждение метилглиоксалем липопротеинов низкой плотности посредством гликирования вызывает четырехкратное увеличение атерогенеза у диабетиков. ^[13] Метилглиоксаль связывается непосредственно с нервными окончаниями и тем самым усиливает хроническую болезненность конечностей при диабетической нейропатии . ^[14]^[15]

Возникновение, другое

Метилглиоксаль входит в состав некоторых видов меда, в том числе меда манука ; он, по-видимому, обладает активностью против E. coli и S. aureus и может помочь предотвратить образование биопленок, образуемых P. aeruginosa . ^[16]

Исследования показывают, что метилглиоксаль, содержащийся в меде, не вызывает повышенного образования конечных продуктов гликирования (AGE) у здоровых людей. ^[17]^[18]

См. также

дикарбонил
- 1,2-Дикарбонил , метилглиоксаль можно классифицировать как 1,2-дикарбонил.

Ссылки

^ Лихтенталер, Фридер В. (2010). «Углеводы как органическое сырье». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.n05_n07 . ISBN 978-3527306732 .
^ Леффлер, Кирстен В.; Келер, Чарльз А.; Пол, Николь М.; Де Хаан, Дэвид О. (2006). «Образование олигомеров при испарении водных растворов глиоксаля и метилглиоксаля». Экологические науки и технологии . 40 (20): 6318–23. Бибкод : 2006EnST...40.6318L . дои : 10.1021/es060810w . ПМИД 17120559 .
^ Иноуэ Ю, Кимура А (1995). «Метилглиоксаль и регуляция его метаболизма у микроорганизмов». Адв. Микроб. Физиол . Достижения микробной физиологии. 37 : 177–227. дои : 10.1016/S0065-2911(08)60146-0 . ISBN 978-0-12-027737-7 . ПМИД 8540421 .
^ Jump up to: ^а ^б Беллиер, Жюстин; Нокин, Мари-Жюли; Ларде, Ева; Кароян, Филипп; Пелен, Оливье; Кастроново, Винсент; Белласен, Акейла (2019). «Метилглиоксаль, мощный индуктор КПГ, связывает диабет и рак». Исследования диабета и клиническая практика . 148 : 200–211. дои : 10.1016/j.diabres.2019.01.002 . PMID 30664892 . S2CID 58631777 .
^ Ли, ЮК; Цай, С.Х.; Чен, С.М.; Чанг, Ю.М.; Хуанг, TC; Хуанг, Ю.П.; Чанг, Коннектикут; Ли, Дж.А. (2012). «Вызванное аристолохиевой кислотой накопление метилглиоксаля и Nε-(карбоксиметил) лизина: важный и новый путь в патогенезе нефропатии аристолохиевой кислоты». Биохимия Биофиз Рес Коммьюнити . 423 (4): 832–7. дои : 10.1016/j.bbrc.2012.06.049 . ПМИД 22713464 .
^ Салливан, Карл Дж.; Куэнц, Аня; Ворлоп, Клаус-Дитер (2018). «Пропандиолы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a22_163.pub2 . ISBN 978-3527306732 .
^ Торнэлли П.Дж. (2003). «Глиоксалаза I - структура, функция и решающая роль в ферментативной защите от гликирования». Биохим. Соц. Транс . 31 (Часть 6): 1343–8. дои : 10.1042/BST0311343 . ПМИД 14641060 .
^ Вандер Ягт Д.Л. (1993). «Глиоксалаза II: молекулярные характеристики, кинетика и механизм». Биохим. Соц. Транс . 21 (2): 522–7. дои : 10.1042/bst0210522 . ПМИД 8359524 .
^ Галлиган Дж.Дж., Вепи Дж.А., Стритер М.Д., Кингсли П.Дж., Митченер М.М., Воучоп О.Р., Биверс В.Н., Роуз К.Л., Ван Т., Шпигель Д.А., Марнетт Л.Дж. (сентябрь 2018 г.). «Посттрансляционные модификации аргинина, полученные из метилглиоксаля, представляют собой многочисленные метки гистонов» . Proc Natl Acad Sci США . 115 (37): 9228–33. Бибкод : 2018PNAS..115.9228G . дои : 10.1073/pnas.1802901115 . ПМК 6140490 . ПМИД 30150385 .
^ Чжэн Ц, Оманс Н.Д., Лейхер Р., Осунсаде А., Агустинус А.С., Финкин-Гронер Е., Д'Амброзио Х., Лю Б., Чандарлапати С., Лю С., Дэвид Ю. (март 2019 г.). «Обратимое гликирование гистонов связано с изменениями в архитектуре хроматина, связанными с заболеванием» . Нат Коммун . 10 (1): 1289. Бибкод : 2019NatCo..10.1289Z . дои : 10.1038/s41467-019-09192-z . ПМК 6426841 . ПМИД 30894531 .
^ Томоко, Нобутака; Мията, Сатоши; Маэда, Тошихико; Учида, Кодзи (1999) Оя , Журнал химии . . биологической 502. дои : 10.1074/ . PMID 10373458 jbc.274.26.18492
^ Jump up to: ^а ^б Ришарм Г., Лю С., Михуб М., Абдалла Дж., Леже Т., Жоли Н., Либарт Дж. К., Юркунас У.В., Надаль М., Булок П., Дайру Дж., Ламури А. Восстановление гликирования гуанина с помощью DJ-1 / Park7 и его бактериальных гомологов. Наука. 14 июля 2017 г.; 357 (6347): 208-211. doi: 10.1126/science.aag1095. Epub, 8 июня 2017 г. PMID 28596309
^ Раббани Н; Годфри, Л; Сюэ, М; Шахин, Ф; Джеффрион, М; Милн, Р; Торнэлли, Пи Джей (26 мая 2011 г.). «Гликирование ЛПНП метилглиоксалем увеличивает артериальную атерогенность. Возможный вклад в повышенный риск сердечно-сосудистых заболеваний при диабете» . Диабет . 60 (7): 1973–80. дои : 10.2337/db11-0085 . ПМК 3121424 . ПМИД 21617182 .
^ Спектр: Диабетическая нейропатия: Метилглиоксаль усиливает боль: DAZ.online . Deutsche-apotheker-zeitung.de (21 мая 2012 г.). Проверено 11 июня 2012 г.
^ Бирхаус, Анжелика; Флеминг, Томас; Стоянов, Стоян; Леффлер, Андреас; Бэбс, Александру; Неаксу, Кристиан; Зауэр, Сюзанна К; Эберхардт, Мирьям; и др. (2012). «Метилглиоксальная модификация Nav1.8 облегчает активацию ноцицептивных нейронов и вызывает гипералгезию при диабетической нейропатии». Природная медицина . 18 (6): 926–33. дои : 10.1038/нм.2750 . ПМИД 22581285 . S2CID 205389296 .
^ Исраили, Ж (2014). «Противомикробные свойства меда». Американский журнал терапии . 21 (4): 304–23. дои : 10.1097/MJT.0b013e318293b09b . ПМИД 23782759 .
^ Уоллес А., Иди С., Майлз М., Мартин Х., Маклахлан А., Родье М., Уиллис Дж., Скотт Р., Сазерленд Дж. (апрель 2010 г.). «Демонстрация безопасности меда манука UMF® 20+ в клинических испытаниях на здоровых людях» . Бр Дж Нутр . 103 (7): 1023–8. дои : 10.1017/S0007114509992777 . ПМИД 20064284 .
^ Деген Дж., Фогель М., Рихтер Д., Хеллвиг М., Хенле Т. (октябрь 2013 г.). «Метаболический транзит пищевого метилглиоксаля». J Agric Food Chem . 61 (43): 10253–60. дои : 10.1021/jf304946p . ПМИД 23451712 .

[1] Лихтенталер, Фридер В. (2010). «Углеводы как органическое сырье». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.n05_n07 . ISBN 978-3527306732 .

[2] Леффлер, Кирстен В.; Келер, Чарльз А.; Пол, Николь М.; Де Хаан, Дэвид О. (2006). «Образование олигомеров при испарении водных растворов глиоксаля и метилглиоксаля». Экологические науки и технологии . 40 (20): 6318–23. Бибкод : 2006EnST...40.6318L . дои : 10.1021/es060810w . ПМИД 17120559 .

[3] Иноуэ Ю, Кимура А (1995). «Метилглиоксаль и регуляция его метаболизма у микроорганизмов». Адв. Микроб. Физиол . Достижения микробной физиологии. 37 : 177–227. дои : 10.1016/S0065-2911(08)60146-0 . ISBN 978-0-12-027737-7 . ПМИД 8540421 .

[DRCP-4] Jump up to: ^а ^б Беллиер, Жюстин; Нокин, Мари-Жюли; Ларде, Ева; Кароян, Филипп; Пелен, Оливье; Кастроново, Винсент; Белласен, Акейла (2019). «Метилглиоксаль, мощный индуктор КПГ, связывает диабет и рак». Исследования диабета и клиническая практика . 148 : 200–211. дои : 10.1016/j.diabres.2019.01.002 . PMID 30664892 . S2CID 58631777 .

[5] Ли, ЮК; Цай, С.Х.; Чен, С.М.; Чанг, Ю.М.; Хуанг, TC; Хуанг, Ю.П.; Чанг, Коннектикут; Ли, Дж.А. (2012). «Вызванное аристолохиевой кислотой накопление метилглиоксаля и Nε-(карбоксиметил) лизина: важный и новый путь в патогенезе нефропатии аристолохиевой кислоты». Биохимия Биофиз Рес Коммьюнити . 423 (4): 832–7. дои : 10.1016/j.bbrc.2012.06.049 . ПМИД 22713464 .

[Ullmann-6] Салливан, Карл Дж.; Куэнц, Аня; Ворлоп, Клаус-Дитер (2018). «Пропандиолы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a22_163.pub2 . ISBN 978-3527306732 .

[7] Торнэлли П.Дж. (2003). «Глиоксалаза I - структура, функция и решающая роль в ферментативной защите от гликирования». Биохим. Соц. Транс . 31 (Часть 6): 1343–8. дои : 10.1042/BST0311343 . ПМИД 14641060 .

[8] Вандер Ягт Д.Л. (1993). «Глиоксалаза II: молекулярные характеристики, кинетика и механизм». Биохим. Соц. Транс . 21 (2): 522–7. дои : 10.1042/bst0210522 . ПМИД 8359524 .

[9] Галлиган Дж.Дж., Вепи Дж.А., Стритер М.Д., Кингсли П.Дж., Митченер М.М., Воучоп О.Р., Биверс В.Н., Роуз К.Л., Ван Т., Шпигель Д.А., Марнетт Л.Дж. (сентябрь 2018 г.). «Посттрансляционные модификации аргинина, полученные из метилглиоксаля, представляют собой многочисленные метки гистонов» . Proc Natl Acad Sci США . 115 (37): 9228–33. Бибкод : 2018PNAS..115.9228G . дои : 10.1073/pnas.1802901115 . ПМК 6140490 . ПМИД 30150385 .

[10] Чжэн Ц, Оманс Н.Д., Лейхер Р., Осунсаде А., Агустинус А.С., Финкин-Гронер Е., Д'Амброзио Х., Лю Б., Чандарлапати С., Лю С., Дэвид Ю. (март 2019 г.). «Обратимое гликирование гистонов связано с изменениями в архитектуре хроматина, связанными с заболеванием» . Нат Коммун . 10 (1): 1289. Бибкод : 2019NatCo..10.1289Z . дои : 10.1038/s41467-019-09192-z . ПМК 6426841 . ПМИД 30894531 .

[11] Томоко, Нобутака; Мията, Сатоши; Маэда, Тошихико; Учида, Кодзи (1999) Оя , Журнал химии . . биологической 502. дои : 10.1074/ . PMID 10373458 jbc.274.26.18492

[Richarme2017-12] Jump up to: ^а ^б Ришарм Г., Лю С., Михуб М., Абдалла Дж., Леже Т., Жоли Н., Либарт Дж. К., Юркунас У.В., Надаль М., Булок П., Дайру Дж., Ламури А. Восстановление гликирования гуанина с помощью DJ-1 / Park7 и его бактериальных гомологов. Наука. 14 июля 2017 г.; 357 (6347): 208-211. doi: 10.1126/science.aag1095. Epub, 8 июня 2017 г. PMID 28596309

[13] Раббани Н; Годфри, Л; Сюэ, М; Шахин, Ф; Джеффрион, М; Милн, Р; Торнэлли, Пи Джей (26 мая 2011 г.). «Гликирование ЛПНП метилглиоксалем увеличивает артериальную атерогенность. Возможный вклад в повышенный риск сердечно-сосудистых заболеваний при диабете» . Диабет . 60 (7): 1973–80. дои : 10.2337/db11-0085 . ПМК 3121424 . ПМИД 21617182 .

[14] Спектр: Диабетическая нейропатия: Метилглиоксаль усиливает боль: DAZ.online . Deutsche-apotheker-zeitung.de (21 мая 2012 г.). Проверено 11 июня 2012 г.

[15] Бирхаус, Анжелика; Флеминг, Томас; Стоянов, Стоян; Леффлер, Андреас; Бэбс, Александру; Неаксу, Кристиан; Зауэр, Сюзанна К; Эберхардт, Мирьям; и др. (2012). «Метилглиоксальная модификация Nav1.8 облегчает активацию ноцицептивных нейронов и вызывает гипералгезию при диабетической нейропатии». Природная медицина . 18 (6): 926–33. дои : 10.1038/нм.2750 . ПМИД 22581285 . S2CID 205389296 .

[16] Исраили, Ж (2014). «Противомикробные свойства меда». Американский журнал терапии . 21 (4): 304–23. дои : 10.1097/MJT.0b013e318293b09b . ПМИД 23782759 .

[17] Уоллес А., Иди С., Майлз М., Мартин Х., Маклахлан А., Родье М., Уиллис Дж., Скотт Р., Сазерленд Дж. (апрель 2010 г.). «Демонстрация безопасности меда манука UMF® 20+ в клинических испытаниях на здоровых людях» . Бр Дж Нутр . 103 (7): 1023–8. дои : 10.1017/S0007114509992777 . ПМИД 20064284 .

[18] Деген Дж., Фогель М., Рихтер Д., Хеллвиг М., Хенле Т. (октябрь 2013 г.). «Метаболический транзит пищевого метилглиоксаля». J Agric Food Chem . 61 (43): 10253–60. дои : 10.1021/jf304946p . ПМИД 23451712 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]