5-Aminoimidazolribotid

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
5-Aminoimidazolribotid
5-Aminoimidazolribotid
Všeobecné vlastnosti
Sumárny vzorec C8H14N3O7P
Synonymá 5'-Fosforibozyl-5-aminoimidazol, 5-aminoimidazolribotid, AIR
Fyzikálne vlastnosti
Molárna hmotnosť 295,186 g/mol
Ďalšie informácie
Číslo CAS 25635-88-5
Pokiaľ je to možné a bežné, používame jednotky sústavy SI.
Ak nie je hore uvedené inak, údaje sú za normálnych podmienok.

5-Aminoimidazolribotid (AIR) je biochemický intermediát, ktorý vzniká pri syntéze purínových nukleotidov. Tvoria sa z neho teda stavebné bloky DNA a RNA.[1][2][3]

Syntéza[upraviť | upraviť zdroj]

AIR vzniká z 5'-fosforibozylformylglycínamidínu (FGAM) pôsobením AIR syntetázy (AIRS),[4] ktorá využíva ATP na aktiváciu koncovej karbonylovej skupiny, ktorú nasleduje atak dusíka viazaného na anomérny uhlík ribózy:

FGAM + ATP → AIR + ADP + Pi + H+
AIR Synthetase.svg

U vyšších eukaryotov je AIR následne karboxylovaný fosforibozylaminoimidazolkarboxylázou (AIRC), čím vzniká 5'-fosforibozyl-4-karboxy-5-aminoimidazol (CAIR):[5][6]

AIR + HCO3- → CAIR + 2 H+

U rastlín, kvasiniek a prokaryotov vzniká tá istá zlúčenina alternatívnou dvojkrokovou dráhou, ktorú katalyzujú enzýmy 5-(karboxyamino)imidazolribonukleotidsyntáza a 5-(karboxyamino)imidazolribonukleotidmutáza.[6] V prvej reakcii dochádza k naviazaniu oxidu uhličitého na 5-amino skupinu a v druhej k prenosu oxidu uhličitého na C4.

Chemické vlastnosti[upraviť | upraviť zdroj]

Deriváty 5-aminoimidazolu boli považované za nestabilné a teda náročné na syntézu. Prvá neenzymatická syntéza AIR bola publikovaná v roku 1988[7] a všeobecná metodolódia pre ďalšie príklady bola vytvorená v 90. rokoch.[8][9]

Ďalší význam v biosyntéze[upraviť | upraviť zdroj]

Prešmyky, ktoré začínajú s AIR, umožňujú využitie častí tejto zlúčeniny v ďalších biochemických dráhach. Enzýmy, ktoré katalyzujú tieto reakcie, patria do superrodiny železo-sírnych radikálových SAM proteínov, ktoré využívajú S-adenozylmetionín ako kofaktor, ktorý iniciuje tieto premenu pomocou radikálových intermediátov.[10][11]

Tiamín[upraviť | upraviť zdroj]

Vitamín tiamín obsahuje pyrimidínový kruhový systém, ktorý vzniká z AIR. Túto reakciu katalyzuje fosfometylpyrimidínsyntáza:[12][13]

Pyrimidine biosynthesis.svg

Táto reakcia zabudováva fragmenty označené modrou, zelenou a červenou farbou do produktu, 4-amino-5-hydroxymetyl-2-metylpyridínfosfátu.[14][15]

5-Hydroxybenzimidazol[upraviť | upraviť zdroj]

U niektorých anaeróbov je AIR prekurzorom 5,6-dimetylbenzimidazolu, ktorý sa zabudováva do vitamínu B12 pri biosyntéze kobalamínu.[11][16] Počiatočnú reakciu katalyzuje 5-hydroxybenzimidazolsyntáza, ktorá tvorí 5-hydroxybenzimidazol:

Hydroxy benzimidazole synthesis.svg

Všetky uhlíkové atómy prítomné v produkte pochádzajú z AIR, ako je zvýraznené na obrázku.[11][17]

Referencie[upraviť | upraviť zdroj]

  1. Structural biology of the purine biosynthetic pathway. Cellular and Molecular Life Sciences, 2008, s. 3699–3724. DOI10.1007/s00018-008-8295-8.
  2. R. Caspi. Pathway: 5-aminoimidazole ribonucleotide biosynthesis I [online]. MetaCyc Metabolic Pathway Database, 2009-01-13. Dostupné online.
  3. GUPTA, Rani; GUPTA, Namita. Fundamentals of Bacterial Physiology and Metabolism. [s.l.] : [s.n.], 2021. ISBN 978-981-16-0722-6. DOI:10.1007/978-981-16-0723-3_19 Nucleotide Biosynthesis and Regulation, s. 525–554.
  4. Nonenzymatic synthesis and properties of 5-aminoimidazole ribonucleotide (AIR). Synthesis of specifically 15N-labeled 5-aminoimidazole ribonucleoside (AIRs) derivatives. Journal of the American Chemical Society, 1990, s. 4891–4897. DOI10.1021/ja00168a039.
  5. VOET, Donald. Fundamentals of biochemistry : life at the molecular level. Hoboken, NJ : Wiley, 2008. (3rd ed.) Dostupné online. ISBN 978-0-470-12930-2. S. 802-808.
  6. a b Crystal structure of Escherichia coli PurE, an unusual mutase in the purine biosynthetic pathway. Structure, 1999, s. 1395–1406. DOI10.1016/S0969-2126(00)80029-5. PMID 10574791.
  7. Nonenzymatic synthesis of 5-aminoimidazole ribonucleoside and recognition of its facile rearrangement. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1988, s. 7174–7176. DOI10.1073/pnas.85.19.7174. PMID 3174626.
  8. Preparation, structure and addition reactions of 4- and 5-aminoimidazoles. Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1, 1992, s. 2779–2788. DOI10.1039/P19920002779.
  9. The synthesis of heterocycles via addition–elimination reactions of 4- and 5-aminoimidazoles. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1992, s. 2789–2811. DOI10.1039/P19920002789.
  10. HOLLIDAY, Gemma L.; AKIVA, Eyal; MENG, Elaine C.. Radical SAM Enzymes. [s.l.] : [s.n.], 2018. ISBN 9780128127940. DOI:10.1016/bs.mie.2018.06.004 Atlas of the Radical SAM Superfamily: Divergent Evolution of Function Using a "Plug and Play" Domain, s. 1–71.
  11. a b c Anaerobic 5-Hydroxybenzimidazole Formation from Aminoimidazole Ribotide: An Unanticipated Intersection of Thiamin and Vitamin B12 Biosynthesis. Journal of the American Chemical Society, 2015, s. 10444–10447. DOI10.1021/jacs.5b03576. PMID 26237670.
  12. R. Caspi. Pathway: superpathway of thiamine diphosphate biosynthesis I [online]. MetaCyc Metabolic Pathway Database, 2011-09-14. Dostupné online.
  13. Radical S-adenosylmethionine enzymes: Mechanism, control and function. Natural Product Reports, 2011, s. 1709–1710. DOI10.1039/C1NP00036E. PMID 21779595.
  14. A "Radical Dance" in Thiamin Biosynthesis: Mechanistic Analysis of the Bacterial Hydroxymethylpyrimidine Phosphate Synthase. Angewandte Chemie International Edition, 2010, s. 8653–8656. DOI10.1002/anie.201003419. PMID 20886485.
  15. Cofactor biosynthesis: An organic chemist's treasure trove. Natural Product Reports, 2006, s. 15–18. DOI10.1039/b207131m. PMID 16453030.
  16. Sharing vitamins: Cobamides unveil microbial interactions. Science, 2020. DOI10.1126/science.aba0165. PMID 32631870.
  17. R. Caspi. Pathway: 5-hydroxybenzimidazole biosynthesis (anaerobic) [online]. MetaCyc Metabolic Pathway Database, 2019-09-23. Dostupné online.

Pozri aj[upraviť | upraviť zdroj]

Zdroj[upraviť | upraviť zdroj]

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku 5-Aminoimidazole ribotide na anglickej Wikipédii.