5-аминоимидазол риботид
5-аминоимидазол риботид
Имена
Название ИЮПАК
1-(5-амино-1 H -имидазол-1-ил)-1-дезокси-β- D -рибофураноза 5-(дигидрофосфат)
Систематическое название ИЮПАК
[(2 R ,3 S ,4 R ,5 R )-5-(5-амино-1 H -имидазол-1-ил)-3,4-дигидроксиоксолан-2-ил]метил дигидрофосфат
Другие имена
AIR,
[5-(5-амино-1-имидазолил)-3,4-дигидрокси-2-тетрагидрофуранил]метил дигидрофосфат
Идентификаторы
  • 25635-88-5 проверятьИ
3D модель ( JSmol )
  • Интерактивное изображение
ЧЭБИ
  • ЧЕБИ:138560 проверятьИ
ChemSpider
  • 141854 проверятьИ
КЕГГ
  • С03373 проверятьИ
МеШаминоимидазол+риботид
CID PubChem
  • 161500
  • DTXSID60948494
  • ИнЧИ=1S/C8H14N3O7P/c9-5-1-10-3-11(5)8-7(13)6(12)4(18-8)2-17-19( 14,15)16/h1,3-4,6-8,12-13H,2,9H2,(H2,14,15,16)/t4-,6-,7-,8-/м1/с1 проверятьИ
    Ключ: PDACUKOKVHBVHJ-XVFCMESISA-N проверятьИ
  • O=P(O)(O)OC[C@H]2O[C@@H](n1cncc1N)[C@H](O)[C@@H]2O
Характеристики
С8Н14Н3О7П​​​​​​​​
Молярная масса295,186 г/моль
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
Химическое соединение

5′-фосфорибозил-5-аминоимидазол (или аминоимидазол риботид , AIR ) является биохимическим промежуточным продуктом в образовании пуриновых нуклеотидов через инозин -5-монофосфат 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 продуктом в адениновом пути и синтезируется из 5′-фосфорибозилформилглицинамидина синтетазой AIR . [6]

Химия

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

Сахар фуранозы (5- углеродный ) в AIR поступает из пентозофосфатного пути , который преобразует глюкозу (как ее 6-фосфатное производное ) в рибозо-5-фосфат (R5P). [10] Последующие реакции, которые присоединяют аминоимидазольную часть молекулы , начинаются, когда R5P активируется как его пирофосфатное производное, фосфорибозилпирофосфат (PRPP). Эта реакция катализируется рибозо-фосфатдифосфокиназой . [11]

Пять этапов биосинтеза завершают трансформацию. [1] [12] Первый фермент, амидофосфорибозилтрансфераза , присоединяет аммиак из глутамина к риботиду на его аномерном углероде , образуя фосфорибозиламин (PRA):

PRPP + глютамин → PRA + глутамат + PPi

Затем PRA преобразуется в глицинамидрибонуклеотид (GAR) под действием фосфорибозиламин-глицинлигазы , образуя амидную связь с глицином в процессе, управляемом АТФ :

PRA + глицин + АТФ → GAR + АДФ + Pi

Третий фермент, фосфорибозилглицинамидформилтрансфераза , добавляет формильную группу из 10-формилтетрагидрофолата к GAR, образуя фосфорибозил-N-формилглицинамид (FGAR):

GAR + 10-формилтетрагидрофолат → FGAR + тетрагидрофолат

Предпоследний шаг преобразует FGAR в амидин под действием фосфорибозилформилглицинамидинсинтазы , перенося аминогруппу от глутамина и образуя 5′-фосфорибозилформилглицинамидин (FGAM) в реакции, которая также требует АТФ:

FGAR + АТФ + глутамин + H2O → FGAM + АДФ + глутамат + Pi

В конечном итоге FGAM преобразуется в AIR под действием AIR-синтетазы , которая использует АТФ для активации терминальной карбонильной группы для атаки атомом азота в аномерном центре:

ФГАМ + АТФ → ВОЗДУХ + АДФ + Pi + H +

Использование в качестве промежуточного продукта в биосинтезе

Пурины

Система пуринового кольца нуклеотидного инозинмонофосфата образуется в пути из AIR [13] , который начинается, когда фосфорибозиламиноимидазолкарбоксилаза преобразует его в карбоксилированное производное в имидазольном кольце, 5′-фосфорибозил-4-карбокси-5-аминоимидазол (CAIR) [14] .

ВОЗДУХ + CO2 → CВОЗДУХ + 2 H +

То же самое соединение может быть образовано в двухэтапном пути, когда задействованными ферментами являются 5-(карбоксиамино)имидазолрибонуклеотидсинтаза и 5-(карбоксиамино)имидазолрибонуклеотидмутаза . [14]

Радикальные реакции SAM

Реакции перегруппировки, начинающиеся с AIR, включают части молекулы в дополнительные биохимические пути. Ферменты, участвующие в этом, находятся в радикальном суперсемействе SAM железо-серных белков , которые используют S -аденозилметионин в качестве кофактора для инициирования преобразований через радикальные промежуточные продукты. [15] [5]

Тиамин

Витамин тиамин содержит пиримидиновую кольцевую систему, которая образуется из AIR в реакции, катализируемой фосфометилпиримидинсинтазой . [2] [16]

Эта реакция включает синие, зеленые и красные фрагменты, показанные в продукте, 4-амино-5-гидроксиметил-2-метилпиримидинфосфате. [3] [17]

5-Гидроксибензимидазол

У некоторых анаэробов AIR является предшественником 5,6-диметилбензимидазола , который включается в витамин B12 на более поздних этапах биосинтеза кобаламина . [5] [18] Первоначальная реакция катализируется 5-гидроксибензимидазолсинтазой, EC 4.1.99.23, и образует 5-гидроксибензимидазол:

Все атомы углерода продукта переносятся из ВОЗДУХА, как показано на рисунке. [4] [5]

Ссылки

  1. ^ ab R. Caspi (2009-01-13). "Путь: биосинтез инозин-5'-фосфата I". База данных метаболических путей MetaCyc . Получено 2022-02-02 .
  2. ^ ab R. Caspi (2011-09-14). "Путь: суперпуть биосинтеза тиаминдифосфата I". База данных метаболических путей MetaCyc . Получено 01.02.2022 .
  3. ^ ab Chatterjee, Abhishek; Hazra, Amrita B.; Abdelwahed, Sameh; Hilmey, David G.; Begley, Tadhg P. (2010). ""Радикальный танец" в биосинтезе тиамина: механистический анализ бактериальной гидроксиметилпиримидинфосфатсинтазы". Angewandte Chemie International Edition . 49 (46): 8653– 8656. doi :10.1002/anie.201003419. PMC 3147014. PMID  20886485 . 
  4. ^ ab R. Caspi (2019-09-23). ​​"Путь: биосинтез 5-гидроксибензимидазола (анаэробный)". База данных метаболических путей MetaCyc . Получено 2022-02-10 .
  5. ^ abcd Mehta, Angad P.; Abdelwahed, Sameh H.; Fenwick, Michael K.; Hazra, Amrita B.; Taga, Michiko E.; Zhang, Yang; Ealick, Steven E.; Begley, Tadhg P. (2015). «Образование анаэробного 5-гидроксибензимидазола из риботида аминоимидазола: непредвиденное пересечение биосинтеза тиамина и витамина B12». Журнал Американского химического общества . 137 (33): 10444– 10447. doi :10.1021/jacs.5b03576. PMC 4753784. PMID 26237670  . 
  6. ^ Bhat, Balkrishen; Groziak, Michael P.; Leonard, Nelson J. (1990). «Неферментативный синтез и свойства 5-аминоимидазолрибонуклеотида (AIR). Синтез специфически меченых 15N производных 5-аминоимидазолрибонуклеозида (AIRs)». Журнал Американского химического общества . 112 (12): 4891– 4897. doi :10.1021/ja00168a039.
  7. ^ Groziak, MP; Bhat, B.; Leonard, NJ (1988). «Неферментативный синтез 5-аминоимидазольного рибонуклеозида и распознавание его легкой перегруппировки». Труды Национальной академии наук . 85 (19): 7174– 7176. Bibcode : 1988PNAS...85.7174G. doi : 10.1073 /pnas.85.19.7174 . PMC 282146. PMID  3174626. 
  8. ^ Аль-Шаар, Аднан Х.М.; Гилмор, Дэвид У.; Литго, Дэвид Дж.; МакКленаган, Ян; Рамсден, Кристофер А. (1992). «Подготовка, структура и реакции присоединения 4- и 5-аминоимидазолов». Журнал химического общества, Perkin Transactions 1 (21): 2779– 2788. doi :10.1039/P19920002779.
  9. ^ Аль-Шаар, Аднан Х.М.; Чемберс, Роберт К.; Гилмор, Дэвид У.; Литго, Дэвид Дж.; МакКленаган, Ян; Рамсден, Кристофер А. (1992). «Синтез гетероциклов с помощью реакций присоединения–элиминирования 4- и 5-аминоимидазолов». J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 (21): 2789– 2811. doi :10.1039/P19920002789.
  10. ^ Альфарук, Халид О.; Ахмед, Самрейн Б.М.; Эллиотт, Роберт Л.; Бенуа, Аманда; Алькахтани, Саад С.; Ибрагим, Мунтасер Э.; Башир, Адиль Х.Х.; Альхуфи, Сари ТС; Эльхассан, Гамаль О.; Уэльс, Кристиан К.; Шварц, Лоран Х.; Али, Хейам С.; Ахмед, Ахмед; Форд, Патрик Ф.; Девеса, Иисус; Кардоне, Роза А.; Файс, Стефано; Харгиндей, Сальвадор; Решкин, Стефан Дж. (2020). «Динамика пути пентозофосфата при раке и ее зависимость от внутриклеточного pH». Метаболиты . 10 (7): 285. doi : 10.3390/metabo10070285 . PMC 7407102. PMID  32664469 . 
  11. ^ Ли, Шэн; Лу, Юнчэн; Пэн, Баочжэнь; Дин, Цзяньпин (январь 2007 г.). «Кристаллическая структура человеческой фосфорибозилпирофосфатсинтетазы 1 раскрывает новый аллостерический сайт». Biochemical Journal . 401 (1): 39– 47. doi :10.1042/BJ20061066. PMC 1698673 . PMID  16939420. 
  12. ^ Чжан, Y.; Морар, M.; Иллик, SE (2008). «Структурная биология пути биосинтеза пуринов». Клеточные и молекулярные науки о жизни . 65 (23): 3699– 3724. doi :10.1007/s00018-008-8295-8. PMC 2596281. PMID  18712276 . 
  13. ^ Гупта, Рани; Гупта, Намита (2021). «Биосинтез и регуляция нуклеотидов». Основы бактериальной физиологии и метаболизма . С.  525–554 . doi :10.1007/978-981-16-0723-3_19. ISBN 978-981-16-0722-6. S2CID  234897784.
  14. ^ ab Mathews, Irimpan I.; Kappock, T. Joseph; Stubbe, JoAnne; Ealick, Steven E. (1999). "Кристаллическая структура Escherichia coli PurE, необычной мутазы в пути биосинтеза пуринов". Structure . 7 (11): 1395– 1406. doi : 10.1016/S0969-2126(00)80029-5 . PMID  10574791.
  15. ^ Холлидей, Джемма Л.; Акива, Эяль; Менг, Элейн К.; Браун, Шошана Д.; Калхун, Сара; Пипер, Урсула; Сали, Андрей; Букер, Сквайр Дж.; Баббитт, Патрисия К. (2018). «Атлас радикального суперсемейства SAM: расходящаяся эволюция функции с использованием домена «Plug and Play»». Радикальные ферменты SAM . Методы в энзимологии. Т. 606. С.  1–71 . doi :10.1016/bs.mie.2018.06.004. ISBN 9780128127940. PMC  6445391 . PMID  30097089.
  16. ^ Challand, Martin R.; Driesener, Rebecca C.; Roach, Peter L. (2011). «Радикальные S-аденозилметиониновые ферменты: механизм, контроль и функция». Natural Product Reports . 28 (10): 1709– 1710. doi :10.1039/C1NP00036E. PMID  21779595.
  17. ^ Begley, Tadhg P. (2006). «Биосинтез кофакторов: сокровищница органической химии». Natural Product Reports . 23 (1): 15– 18. doi :10.1039/b207131m. PMID  16453030.
  18. ^ Соколовская, Ольга М.; Шелтон, Аманда Н.; Тага, Мичико Э. (2020). «Обмен витаминами: кобамиды раскрывают микробные взаимодействия». Science . 369 (6499). doi :10.1126/science.aba0165. PMC 8654454 . PMID  32631870. 
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=5-Аминоимидазол_риботид&oldid=1263584176"