5-аминоимидазол риботид
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК 1-(5-Амино-1H - имидазол-1-ил)-1-дезокси-β- D -рибофураноза 5-(дигидрофосфат) | |
| Систематическое название ИЮПАК [(2R , 3S , 4R , 5R ) -5-(5-амино-1Н - имидазол-1-ил)-3,4-дигидроксиоксолан-2-ил]метилдигидрофосфат | |
| Другие имена ВОЗДУХ, [5-(5-амино-1-имидазолил)-3,4-дигидрокси-2-тетрагидрофуранил]метилдигидрофосфат | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ХимическийПаук | |
| КЕГГ | |
| МеШ | аминоимидазол+риботид |
ПабХим CID | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| С 8 Ч 14 Н 3 О 7 П | |
| Молярная масса | 295.186 g/mol |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
5'-Фосфорибозил-5-аминоимидазол (или аминоимидазолриботид , AIR ) представляет собой биохимический промежуточный продукт в образовании пуриновых нуклеотидов посредством инозин -5-монофосфата и, следовательно, является строительным блоком для ДНК и РНК . [1] Витамины тиамин [2] [3] и кобаламин [4] также содержат фрагменты, полученные из AIR. [5] Он является промежуточным звеном аденинового пути и синтезируется из 5'-фосфорибозилформилглицинамидина с помощью AIR-синтетазы . [6]
Химия
[ редактировать ]Производные 5-аминоимидазола считались нестабильными и поэтому их было трудно синтезировать. Первый неферментативный синтез риботида 5-аминоимидазола (AIR) был опубликован только в 1988 году. [7] а общая методология для других примеров была разработана в 1990-х годах. [8] [9]
Биосинтез
[ редактировать ]Фуранозный рибозо - (5- углеродный ) сахар в AIR поступает из пентозофосфатного пути , который превращает глюкозу (как ее 6-фосфатное производное ) в 5-фосфат (R5P). [10] Последующие реакции, которые присоединяют часть аминоимидазольную молекулы, начинаются, когда R5P активируется как его пирофосфатное производное, фосфорибозилпирофосфат (PRPP). Эту реакцию катализирует рибозофосфатдифосфокиназа . [11]
Пять этапов биосинтеза завершают трансформацию. [1] [12] Первый фермент, амидофосфорибозилтрансфераза , присоединяет аммиак из глутамина к риботиду по его аномерному углероду , образуя фосфорибозиламин (PRA):
- PRPP + глютамин → PRA + глутамат + PPi
Затем PRA превращается в глицинамидрибонуклеотид (GAR) под действием фосфорибозиламин-глицинлигазы , образуя амидную связь с глицином в процессе, управляемом АТФ :
- ПРА + глицин + АТФ → ГАР + АДФ + Пи
Третий фермент, фосфорибозилглицинамидформилтрансфераза , присоединяет формильную группу из 10-формилтетрагидрофолата к GAR, давая фосфорибозил-N-формилглицинамид (FGAR):
- ГАР + 10-формилтетрагидрофолат → ФГАР + тетрагидрофолат
Предпоследний этап превращает FGAR в амидин под действием фосфорибозилформилглицинамидинсинтазы , перенося аминогруппу от глутамина и давая 5'-фосфорибозилформилглицинамидин (FGAM) в реакции, которая также требует АТФ:
- ФГАР + АТФ + глютамин + H 2 O → ФГАМ + АДФ + глутамат + Пи
FGAM окончательно превращается в AIR под действием AIR-синтетазы , которая использует АТФ для активации концевой карбонильной группы для атаки атомом азота в аномерном центре:
- ФГАМ + АТФ → АИР + АДФ + Пи + Н +
Использование в качестве промежуточного продукта в биосинтезе.
[ редактировать ]Пурины
[ редактировать ]Пуриновая . кольцевая система нуклеотида инозинмонофосфата образуется по пути из AIR [13] это начинается, когда фосфорибозиламиноимидазолкарбоксилаза превращает его в карбоксилированное производное имидазольного кольца, 5'-фосфорибозил-4-карбокси-5-аминоимидазол (CAIR). [14]
- ВОЗДУХ + CO 2 → CAIR + 2 H +
То же самое соединение может образовываться двухэтапным путем, если в нем участвуют ферменты 5-(карбоксамино)имидазолрибонуклеотидсинтаза и 5-(карбоксамино)имидазолрибонуклеотидмутаза . [14]
Радикальные реакции SAM
[ редактировать ]Реакции перегруппировки, начинающиеся с AIR, включают части молекулы в дополнительные биохимические пути. Участвующие ферменты относятся к SAM радикальному суперсемейству железо-серных белков , которые используют S-аденозилметионин в качестве кофактора для инициации превращений через радикальные промежуточные соединения. [15] [5]
Тиамин
[ редактировать ]Витамин тиамин содержит систему пиримидиновых колец, которая образуется из AIR в реакции, катализируемой фосфометилпиримидинсинтазой . [2] [16]
Эта реакция включает синий, зеленый и красный фрагменты, показанные в продукте, 4-амино-5-гидроксиметил-2-метилпиримидинфосфате. [3] [17]
5-гидроксибензимидазол
[ редактировать ]У некоторых анаэробов AIR является предшественником 5,6-диметилбензимидазола , который включается в витамин B12 на более поздних стадиях биосинтеза кобаламина . [5] [18] Начальная реакция катализируется 5-гидроксибензимидазолсинтазой , ЕС 4.1.99.23 , и образует 5-гидроксибензимидазол:
Все атомы углерода продукта перенесены из ВОЗДУХА, как показано на рисунке. [4] [5]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Р. Каспи (13 января 2009 г.). «Путь: биосинтез инозин-5'-фосфата I» . База данных метаболических путей MetaCyc . Проверено 2 февраля 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Р. Каспи (14 сентября 2011 г.). «Путь: суперпуть биосинтеза тиаминдифосфата I» . База данных метаболических путей MetaCyc . Проверено 1 февраля 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Чаттерджи, Абхишек; Хазра, Амрита Б.; Абдельвахед, Самех; Хилми, Дэвид Г.; Бегли, Тадг П. (2010). «Радикальный танец» в биосинтезе тиамина: механистический анализ бактериальной гидроксиметилпиримидинфосфатсинтазы» . Angewandte Chemie, международное издание . 49 (46): 8653–8656. дои : 10.1002/anie.201003419 . ПМК 3147014 . ПМИД 20886485 .
- ^ Jump up to: а б Р. Каспи (23 сентября 2019 г.). «Путь: биосинтез 5-гидроксибензимидазола (анаэробный)» . База данных метаболических путей MetaCyc . Проверено 10 февраля 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с д Мехта, Ангад П.; Абдельвахед, Самех Х.; Фенвик, Майкл К.; Хазра, Амрита Б.; Тага, Мичико Э.; Чжан, Ян; Илик, Стивен Э.; Бегли, Тадг П. (2015). «Анаэробное образование 5-гидроксибензимидазола из риботида аминоимидазола: непредвиденное пересечение биосинтеза тиамина и витамина B12» . Журнал Американского химического общества . 137 (33): 10444–10447. дои : 10.1021/jacs.5b03576 . ПМЦ 4753784 . ПМИД 26237670 .
- ^ Бхат, Балкришен; Грозиак, Майкл П.; Леонард, Нельсон Дж. (1990). «Неферментативный синтез и свойства 5-аминоимидазолрибонуклеотида (AIR). Синтез специфически 15N-меченных производных 5-аминоимидазолрибонуклеозида (AIR)». Журнал Американского химического общества . 112 (12): 4891–4897. дои : 10.1021/ja00168a039 .
- ^ Грозяк, депутат; Бхат, Б.; Леонард, Нью-Джерси (1988). «Неферментативный синтез 5-аминоимидазолрибонуклеозида и распознавание его легкой перегруппировки» . Труды Национальной академии наук . 85 (19): 7174–7176. Бибкод : 1988PNAS...85.7174G . дои : 10.1073/pnas.85.19.7174 . ПМК 282146 . ПМИД 3174626 .
- ^ Аль-Шаар, Аднан Х.М.; Гилмор, Дэвид В.; Литгоу, Дэвид Дж.; МакКленаган, Ян; Рамсден, Кристофер А. (1992). «Получение, строение и реакции присоединения 4- и 5-аминоимидазолов». Журнал Химического общества, Perkin Transactions 1 (21): 2779–2788. дои : 10.1039/P19920002779 .
- ^ Аль-Шаар, Аднан Х.М.; Чемберс, Роберт К.; Гилмор, Дэвид В.; Литгоу, Дэвид Дж.; МакКленаган, Ян; Рамсден, Кристофер А. (1992). «Синтез гетероциклов реакциями присоединения-отщепления 4- и 5-аминоимидазолов». Дж. Хим. Soc., Перкин Транс. 1 (21): 2789–2811. дои : 10.1039/P19920002789 .
- ^ Альфарук, Халид О.; Ахмед, Самрейн Б.М.; Эллиотт, Роберт Л.; Бенуа, Аманда; Алькахтани, Саад С.; Ибрагим, Мунтасер Э.; Башир, Адиль Х.Х.; Алхуфи, Сари Т.С.; Эльхассан, Гамаль О.; Уэльс, Кристиан К.; Шварц, Лоран Х.; Али, Хейам С.; Ахмед, Ахмед; Форд, Патрик Ф.; Девеша, Иисус; Кардоне, Роза А.; Фаис, Стефано; Харгинди, Сальвадор; Решкин, Стефан Дж. (2020). «Динамика пентозофосфатного пути при раке и ее зависимость от внутриклеточного pH» . Метаболиты . 10 (7): 285. дои : 10.3390/metabo10070285 . ПМК 7407102 . ПМИД 32664469 .
- ^ Ли, Шэн; Лу, Юнчэн; Пэн, Баочжэнь; Дин, Цзяньпин (январь 2007 г.). «Кристаллическая структура человеческой фосфорибозилпирофосфатсинтетазы 1 обнаруживает новый аллостерический сайт» . Биохимический журнал . 401 (1): 39–47. дои : 10.1042/BJ20061066 . ПМЦ 1698673 . ПМИД 16939420 .
- ^ Чжан, Ю.; Морар, М.; Илик, SE (2008). «Структурная биология пути биосинтеза пуринов» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 65 (23): 3699–3724. дои : 10.1007/s00018-008-8295-8 . ПМК 2596281 . ПМИД 18712276 .
- ^ Гупта, Рани; Гупта, Намита (2021). «Биосинтез и регуляция нуклеотидов». Основы бактериальной физиологии и обмена веществ . стр. 525–554. дои : 10.1007/978-981-16-0723-3_19 . ISBN 978-981-16-0722-6 . S2CID 234897784 .
- ^ Jump up to: а б Мэтьюз, Иримпан И.; Каппок, Т. Джозеф; Стуббе, Джоанн; Илик, Стивен Э. (1999). «Кристаллическая структура PurE Escherichia coli, необычной мутазы в пути биосинтеза пуринов» . Структура . 7 (11): 1395–1406. дои : 10.1016/S0969-2126(00)80029-5 . ПМИД 10574791 .
- ^ Холлидей, Джемма Л.; Акива, Эяль; Мэн, Элейн К.; Браун, Шошана Д.; Калхун, Сара; Пипер, Урсула; Сали, Андрей; Букер, Сквайр Дж.; Бэббит, Патрисия К. (2018). «Атлас радикального суперсемейства SAM: дивергентная эволюция функций с использованием домена «подключи и работай». Радикальные ферменты SAM . Методы энзимологии. Том. 606. стр. 1–71. дои : 10.1016/bs.mie.2018.06.004 . ISBN 9780128127940 . ПМЦ 6445391 . ПМИД 30097089 .
- ^ Чалланд, Мартин Р.; Дрисенер, Ребекка К.; Роуч, Питер Л. (2011). «Радикальные ферменты S-аденозилметионина: механизм, контроль и функции». Отчеты о натуральных продуктах . 28 (10): 1709–1710. дои : 10.1039/C1NP00036E . ПМИД 21779595 .
- ^ Бегли, Тадг П. (2006). «Биосинтез кофактора: сокровищница химика-органика». Отчеты о натуральных продуктах . 23 (1): 15–18. дои : 10.1039/b207131m . ПМИД 16453030 .
- ^ Соколовская Ольга М.; Шелтон, Аманда Н.; Тага, Мичико Э. (2020). «Обмен витаминами: кобамиды раскрывают микробные взаимодействия» . Наука . 369 (6499). дои : 10.1126/science.aba0165 . ПМЦ 8654454 . ПМИД 32631870 .