Синтез пиримидиновых оснований: Синтез пиримидиновых нуклеотидов линейный

Синтез пиримидиновых нуклеотидов линейный

Синтез пиримидиновых оснований происходит во всех клетках организма. В реакциях синтеза участвует аспарагиновая кислота, глутамин, СО2, затрачивается 2 молекулы АТФ. В отличие от разветвленного синтеза пуринов этот синтез происходит линейно, т.е. пиримидиновые нуклеотиды образуются  последовательно, друг за другом.

Условно можно выделить 3 общих этапа синтеза и реакции синтеза УТФ и ЦТФ:

1. Образование карбамоилфосфата

Образование карбамоилфосфата в отличие от синтеза мочевины происходит в цитозоле большинства клеток организма.

2. Образование пиримидинового кольца

Формирование пиримидинового кольца происходит после присоединения аспартата и реакций дегидратации и окисления. Первым пиримидиновым основанием является оротовая кислота.

3. Синтез оротидинмонофосфата и уридинмонофосфорной кислоты

В реакции с фосфорибозилдифосфатом

 (ФРДФ) к оротовой кислоте присоединяется рибозо-5-фосфат и образуется оротидилмонофосфат, придекарбоксилировании превращающийся в уридинмонофосфат (УМФ).

Источником фосфорибозилдифосфата является первая из двух реакций синтеза фосфорибозиламина при образовании пуринов (посмотреть).

Синтез уридинмонофосфата

4. Синтез уридинтрифосфата

Синтез УТФ осуществляется из УМФ в 2 стадии посредством переноса макроэргических фосфатных групп от АТФ.

Синтез УТФ

5. Синтез цитидинтрифосфата

Образование цитидинтрифосфата (ЦТФ) происходит из УТФ с затратой энергии АТФ при участии глутамина, являющегося донором NH2-группы.

Синтез ЦТФ

Синтез дезоксирибонуклеотидов происходит в три реакции

Особенностью обмена пуринов и пиримидинов является то, что они могут образовывать не только рибонуклеотиды, но и дезоксирибонуклеотиды.

Дезоксирибонуклеозидтрифосфаты необходимы клетке для синтеза ДНК. Их образование протекает в три реакции, первая и третья реакции просты и понятны. Главные события происходят во второй реакции.

Все три реакции синтеза дезоксирибонуклеотидов

1. Реакция дефосфорилирования

В самом начале процесса происходит потеря рибонуклеозидтрифосфатами одной фосфатной группы и образуются АДФ, ГДФ, ЦДФ, УДФ.

2. Реакция восстановления

Во второй реакции фермент рибонуклеозид-редуктаза восстанавливает АДФ, ГДФ, ЦДФ, УДФ до дезоксирибонуклеозиддифосфатов dАДФ, dГДФ, dЦДФ, dУДФ. Донором водорода для восстановления рибозы является белок тиоредоксин, его SH-группы окисляются кислородом рибозы и образуется вода. Последующее восстановление тиоредоксина в рабочее состояние обеспечивается за счет НАДФН.

Механизм реакции синтеза дезоксирибонуклеотида

3. Реакция фосфорилирования

После образования dАДФ, dГДФ, dЦДФ фосфорилируются, а dУДФ используется для синтеза тимидилового нуклеотида.

Синтез ТТФ идет особым образом

Три дезоксирибонуклеотида – dАТФ, dГТФ, dЦТФ сразу после синтеза используются для синтеза ДНК.

Однако известно, что в составе ДНК нет уридиловых нуклеотидов, поэтому dУДФ не превращается в dУТФ, а идет на образование тимидилового нуклеотида. Участие в этом принимает фермент тимидилатсинтаза. Донором метильной группы является N5,N10-метиленТГФК.

Реакция синтеза ТМФ

Далее тимидилмонофосфат в фосфотрансферазных реакциях фосфорилируется с образованием тимидилтрифосфата ( ТТФ).

Реакции фосфорилирования тимидиловых нуклеотидов

Ресинтез N5,N

10-метиленТГФК

Важным элементом реакции синтеза ТМФ является участие N5,N10-тетрагидрофолиевой кислоты в качестве источника метильной группы. После реакции остается дигидрофолиевая кислота, которую необходимо вернуть в исходную форму. В этом процессе участвуют два фермента:дигидрофолатредуктаза и серин-оксиметилтрансфераза (см также):

Реакции ресинтеза N5,N10-тетрагидрофолиевой кислоты

Синтез пиримидинов строго контролируется

Физиологическая регуляция

Регуляция синтеза пиримидинов (пиримидиновых нуклеотидов) происходит по механизму обратной отрицательной связи, т.е. продукт реакции (совокупности реакций) ингибирует начальные этапы процесса. Для синтеза пиримидинов такими ингибиторами являются УТФ и ЦТФ. ЦТФ ингибирует аспартаткарбамоилтрансферазу, УТФ – карбамоилфосфатсинтетазу

.     

Одновременно синтез пиримидинов отрицательно регулируется также пуриновыми нуклеотидами АМФ и ГМФ. 

Тимидилатдифосфат (ТДФ), в свою очередь, блокирует синтез ФРДФ , который используется как при синтезе пиримидинов, так и при синтезе пуринов.

Шоу синтеза пиримидиновых оснований — Справочник химика 21

    Синтетические аналоги пуриновых и пиримидиновых оснований, нуклеозидов, нуклеотидов находят широкое применение в молекулярной биологии, фармации и медицине. Их использование связано в первую очередь со структурной ролью нуклеотидов как предшественников синтеза нуклеиновых кислот. [c.176]

    Недавно Шоу, разработавший синтез пиримидиновых оснований (см. стр. 181), применил его для получения пиримидиновых нуклеозидов. Метод Шоу отличается от предыдущих тем, что в данном случае пиримидиновое ядро не берется готовым, а настраивается к имеющемуся моносахариду. Для иллюстрации можно привести синтез тимидина  

[c.209]


    Пути возникновения пуриновых и пиримидиновых оснований различны. Но есть некоторые черты сходства в механизмах их синтеза. К их числу относятся 1) широкое использование гли, асн и глн в качестве источников азота гетероциклических колец 2) включение в состав пуриновых и пиримидиновых циклов атомов углерода из СО2 и формиата 3) построение пуринового основания и завершение синтеза пиримидинового основания на рибозо-5-фосфате, в результате чего конечными продуктами биосинтеза являются сразу нуклеозид-5 -фосфаты, а не свободные А, Г, У, Ц и Т 4) ферментативный характер всех реакций, осуществляющихся в процессе новообразования нуклеотидов 5) возникновение на определенном этапе биосинтеза предшественников, из которых потом формируются уже индивидуальные нуклеозид-5 -фосфаты. [c.235]

    В пиримидиновом кольце атомы азота расположены относительно друг друга так же, как в мочевине и амидинах. в связи с чем эти соединения могут применяться для синтеза пиримидиновых оснований. 

[c.1033]

    Способность использовать ароматические соединения распространена лучше всего среди псевдомонад. Расщепление этих соединений происходит только в аэробных условиях. Для синтеза аминокислот (и белка), (Пуриновых и пиримидиновых оснований, а также некоторых витаминов микроорганизм должен получать в доступной для пего форме азот. [c.284]

    Особенностью т-РНК является то, что на одном конце цепочки, содержащей всего 80 нуклеотидов, всегда помещается группа из трех частиц двух цитозина и одной аденина на другом конце находится гуанин. Водородные связи между основаниями обусловливают скручивание отдельных участков цепи в двойную спираль. Свободные нуклеотиды взаимодействуют с матрицей, на которой закрепляется совокупность аминокислот во время синтеза белка. Существование таких свободных нуклеотидов, возможно, связано с наличием в т-РНК пуриновых или пиримидиновых оснований, [c.391]

    В отличие от двух предыдущих методов, состоящих в конденсации пиримидинового и углеводного компонентов, разработаны методы, основанные на достройке пиримидинового цикла в процессе синтеза. Так, для синтеза нуклеозидов, в частности уридина, был использован модифицированный метод Шоу применяемый для синтеза пиримидиновых оснований (см. стр. 330)  [c.347]

    Таким образом, синтез нуклеиновых кислот, мономерными единицами которых являются мононуклеотиды, будет определяться скоростью синтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов синтез последних в свою очередь зависит от наличия всех составляющих из трех компонентов. Источником рибозы и дезоксирибозы служат продукты превращения глюкозы в пентозофосфатном цикле. Пока не получены доказательства существенной роли пищевых пентоз в синтезе нуклеиновых кислот. Фосфорная кислота также не является лимитирующим фактором, поскольку она поступает в достаточном количестве с пищей. Следовательно, биосинтез нуклеиновых кислот начинается с синтеза азотистых оснований (точнее, мономерных молекул —мононуклеотидов). 

[c.470]


    Аспарагиновая кислота участвует в синтезе пиримидиновых оснований нуклеиновых кислот (тимин, урацш, цитозин). Поэтому дополнительное введение в организм этой аминокислоты, так же как и глицина, опосредованно вызывает увеличение скорости синтеза белков. Аспарагиновая кислота также принимает участие в синтезе мочевины в печени. При выполнении мышечной работы ускоряется распад белков (в первую очередь мышечных), что в итоге ведет к образованию большого количества аммиака. Дополнительное поступление аспарагиновой кислоты способствует повышению скорости образования мочевины, что позволяет устранить образовавшийся аммиак. Кроме этого, аспарагиновая кислота путем трансаминирования может превращаться в щавелево-уксусную кислоту, являющуюся важнейшим метаболитом цикла трикарбоновых кислот — основного источника АТФ. [c.207]

    Взаимосвязаны либо только рибонуклеотиды, либо дезокси-рибонуклеотиды, которые образуют соответственно РНК (рибонуклеиновую кислоту) или ДНК (дезоксирибонуклеиновую кислоту). В состав молекулы ДНК входят два пуриновых основания— аденин (А) и гуанин (Г), а также два пиримидиновых основания — цитозин (Ц) и тимин (Т). В молекуле РНК вместо тимина находится урацил (У). Следующие друг за другом три азотистых основания или мононуклеотиды в полинуклеотидных цепях РНК или ДНК образуют триплеты, которые соответствуют какой-либо из аминокислот в молекуле белка, а также определяют ее место в цепи аминокислот, образующих белок. Таким образом, последовательность аминокислот в молекуле белка определяется последовательностью триплетов в молекуле ДНК и РНК Каждый триплет является единицей информации для синтеза белков. Каждая аминокислота кодируется несколькими триплетами. Так, аланин кодируется четырьмя триплетами — АУЦ, ГЦУ, ГЦЦ и ГЦГ. Такая возможность вытекает из того, что число комбинаций из четырех нуклеотидов равно 64 (4 = 64), а аминокислот всего 20. 

[c.43]

    Глутамин является донором азота в анаболических реакциях, например в синтезе пуриновых и пиримидиновых оснований. [c.389]

    Анаболический путь синтеза ИМФ заканчивается образованием гетероциклического азотистого основания — гипоксантина. Этот путь значительно более сложен, чем путь синтеза пиримидиновых нуклеотидов, требует большего числа исходных соединений и включает последовательность десяти химических реакций (см. рис. 26.2, номера реакций обведены в кружок). [c.434]

    Пуриновые и пиримидиновые основания сильно поглощают в ультрафиолетовой области спектра благодаря наличию я-электронов, Ятах 260 нм (6260 нм 10 ) ДЛЯ ббЛКОБ 1тах 280 НМ. Положение максимума поглощения зависит от структуры основания (отсюда следует, что и от pH раствора, поскольку с изменением pH преобладают различные таутомерные формы), от введения в гетероциклическое ядро заместителей, но незначительно— от структуры сахарного остатка. Такие свойства полезно знать при синтезе пуриновых и пиримидиновых производных, так как их можно характеризовать соответствующими максимумами поглощения в ультрафиолетовых спектрах, а при хроматографическом определении также идентифицировать по поглощению в ультрафиолетовой области, например для Ы-бензоилгуано-зина (синтезируемого бензоилированием основания и сахарного остатка нуклеозида бензоилхлоридом в пиридине с последующим удалением бензоильных групп с сахарного остатка гидроксидом натрия)  [c.113]

    Всасываются преимущественно нуклеозиды, и в таком виде часть азотистых оснований может быть использована для синтеза нуклеиновых кислот организма. Если происходит дальнейший распад нуклеозидов до свободных пуриновых и пиримидиновых оснований, то гуанин не используется для синтетических целей. Другие основания, как показывают опыты с меченными по азоту аденином и урацилом, в тканях могут включаться в состав нуклеиновых кислот. Однако экспериментальные данные свидетельствуют, что биосинтез азотистых оснований, входящих в состав нуклеиновых кислот органов и тканей, протекает преимущественно, если не целиком, de novo из низкомолекулярных азотистых и без-азотистых предшественников. [c.470]

    Все эти данные показывают, что конденсация с мочевиной является удобным в препаративном отношении методом синтеза пиримидиновых оснований, входящих в природные нуклеотиды. Однако относительно жесткие условия, которые необходимо соблюдать, позволяют использовать этот метод только для синтеза самих оснований и делают его малопригодным для замыкания соответствующим образом замещенного Еирнмидинового ядра с каким-либо лабильным заместителем, например с остатком сахара, а именно к таким производным относятся природные нуклеотиды. [c.181]

    Во время переноса одноуглеродных остатков в структуре кофермента — те-трагидрофолиевой кислоты (ТГФ) — происходит образование мостика между атомом азота в пятом положении птеридина и азотом иара-аминобензойной кислоты (на рис. 14 не показан) за счет переносимого фрагмента. Последний затем включается в синтезирующееся пуриновое кольцо или в виде группы СН3 входит в состав тимина при синтезе пиримидиновых оснований. Кроме того, ТГФ участвует в реакциях биосинтеза аминокислот, а именно в превращении серина в глицин и в переносе метильной группы при биосинтезе метионина. [c.39]


    В настоящее время в клетках животных вьщелены два типа карбамоилфос-фатсинтетаз (КФС) аммиак-зависимая КФС I, локализованная в митохондриях печени и катализирующая синтез КФ в процессе образования мочевины, и глутамин-зависимая КФС И, широко распространенный фермент цитозоля клеток различных тканей, катализирующий образование КФ в процессе синтеза пиримидиновых оснований (гл. 26). [c.392]

    Синтезы пуриновых и пиримидиновых оснований и нуклеозид-фосфатов могут быть представлены несколькими правдоподобными схемами. Важным исходным веществом был, по-видимому, циа-новодород, термодинамическая устойчивость которого при высоких температурах обеспечивала необходимую концентрацию его в первичной атмосфере. Кальвин указал на обращение знака AG реакции образования H N при 1050 К выше этой температуры AG становится отрицательной, В реакции [c.379]

    Синтез (репликация) ДНК должен происходить таким образом, чтобы образовались две новые цепи двухтяжевой ДНК с той же самой последовательностью оснований, т. е. той же генетической информацией, что и родительская. Благодаря такому процессу из данной родительской клетки возникают две дочерние. Репликация становится возможной потому, что двухтяжевая родительская ДНК разделяется на отдельные нити, из которых каждая служит матрицей для синтеза новой спирали. Если бы две цепи были ковалентно связаны, энергия, необходимая для разделения цепей, была бы весьма значительной. Сохранение последовательности оснований в процессе репликации происходит благодаря высокой специфичности при образовании водородных связей между пуриновыми и пиримидиновыми основаниями. Так что, например, аденин на одной цепи двойной спирали всегда будет находиться напротив и образовывать водородные связи с тимином во второй цепи. При разделении цепей аденин из одной цепи всегда будет взаимодействовать с тимином в процессе синтеза новой комплементарной цепи. Аналогичным образом тимин, который находился напротив аденина в родительской двойной спирали, после разделения цепей будет взаимодействовать в процессе синтеза новой комплементарной цепи с аденином. Следовательно, на каждой из разделенных цепей родительской двойной спирали, как на матрице, синтезируются две новые цепи двухспиральмой ДНК, обладающие совершенно одинаковой последовательностью оснований с родительской молекулой. Такой механизм синтеза ДНК называется полуконсервативным механизмом репликации, поскольку исходная двойная спираль наполовину сохраняется (рис. 3.9), т, е, каждая из двух образовавшихся двойных спиралей содержит одну цепь из родительской молекулы. [c.148]

    НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (лат. nu leus — ядро) — высокомолекулярные органические соединения биологического происхождения, входящие в состав белков-нуклеопротоидов и играющие важную роль в процессах жизнедеятельности всех живых организмов, Н. к. построены из большого количества мононуклеотидов, в состав которых входят фосфорная кислота и так называемые пуриновые и пиримидиновые основания (нуклеоз ды). Различают дезоксирибонуклеиновую (ДНК) и рибонуклеиновую (РНК) кислоты. ДНК сосредоточена преимущественно в ядрах всех клеток, в хромосомах РНК находится главным образом в цитоплазме. Считают, что ДНК имеет большое значение в передаче наследственных свойств организмов, а РНК — в синтезе белков. [c.177]

    Механизм антибактериального действия хорошо изучен. Известно, что микроорганизмы в своем развитии синтезируют фолиевую кислоту (15, витамин Вс), которая контролирует биосинтез аминокислот, пуриновых и пиримидиновых оснований. Структура нормальной фолиевой кислоты содержит фрагмент л-аминобензойной кислоты (см. разд 5.4.11). Однако фермент, осуществляющий синтез этого витамина в присутствии лекарственного вещества, вместо аминобензойной кислоты использует ее имитатор — антагонистический сульфаниламидный фрагмент. В результате микроорганизм синтезирует псевдофолиевую кислоту (16), что блокирует образование дигидро- и тетрагидрофолиевых кислот — нормальных метаболитов  [c.71]

    Синтез новой нити ДНК на ДНК-матрице, содержащей 7-алкилгуаниновые звенья, проходит без ошибок и мутаций не возникает. Напротив, полинуклеотид, синтезированный иа матрице, содержащей О-алкилкр. звенья, содержит ошибочно включенные пуриновые и пиримидиновые основания. С возрастанием способности к О-алкилированию у простейших алкилирующих агентов возрастает канцерогенная активность. [c.151]

    Метод негативной селекции используется главным образом для выявления мутантов, ауксотрофных в отношении аминокислот, пуриновых и пиримидиновых оснований, витаминов и других важных метаболитов (Ю.Б.Долгих, З.П.Шамина, 1982). Ауксотрофные мутанты очень ценны для фундаментальных исследований механизмов генной регуляции синтеза этих веществ в клетке и в растении. [c.188]

    Среди методов синтеза производных пиримидина, которые применяются для получения пиримидиновых оснований, входящих в состав нуклеотидов, следует прежде всего назвать общий метод синтеза оксипири-мидинов, основанный на конденсации мочевины и ее аналогов (тиомоче-вины, гуанидина) с соединениями типа ацетоуксусного, малонового, ци-ануксусного эфиров и подобных им соединений. Этим общим методом при должном подборе компонентов конденсации могут быть получены любые из природных пиримидиновых оснований. В качестве иллюстрации можно привести синтез двух важнейших из них — урацила (I) и ти-мина (И). [c.179]

    Таким сзбразом, применяя соответствующим образом замещенный XXVIП) и амин, можно получить нужное пиримидиновое основание, в том числе и замещенное у N3, к которым относятся природные нуклеотиды. Если вместо цнаковокислого серебра употреблять роданистое серебро, то синтез Шоу приводит к получению сернистых аналогов природных пиримидиновых оснований, также нашедших свое место при Исследовании нуклеотидов. [c.181]

    Наиболее старым методом синтеза пиримидиновых нуклеозидов является метод, предложенный Хильбертом и Джонсоном. Он основан на реакции 2,6-диалкоксипиримидина (ЬХ) с галоидными алкилами, которая протекает по схеме  [c.207]

    Фолиевая кислота (витамин Вд, фолацин, от лат. folium — Ист) участвует в процессах кроветворения, перенося одноугле-родные радикалы, а также в синтезе амино- и нуклеиновых кислот, холина, пуриновых и пиримидиновых оснований. Фоли- вая кислота широко распространена в природе, много ее содер- ится в зелени и овощах (мкг %) петрушке — 110, салате — фасоли — 36, шпинате — 80, а также в печени — 240, поч- [c.63]

    Аминокислоты в организме прежде всего используются для синтеза белков и пептидов. Кроме этого, ряд аминокислот служат предшественниками для образования соединений непептидной природы пуриновых и пиримидиновых оснований, биогенных аминов, порфиринов (в том числе гема), никотиновой кислоты, креатина, холина, таурина, тироксина и ряда других. Из углеродного скелета гликогенных аминокислот синтезируются углеводы, кетогенных — липиды и кетоновые тела. Основным органом метаболизма аминокислот является печень, где происходят многие синтетические процессы, связанные с использованием аминокислот, а также важный процесс перераспределения избыточных количеств, потребляемых с пишей углеродных цепей аминокислот и азота. [c.369]

    Для удаления ошибок репликации, неизбежных в процессе матричного синтеза таких огромных биополимеров, какими являются ДНК, существует специальная система ферментов репарации. Например, сопутствующие репликации одноцепочечные разрывы восстанавливаются при помощи ДНК-поли-меразы I и ДНК-лигазы. ДНК-полимераза I, будучи 3 -5 -экзонуклеазой, проверяет правильность присоединения нуклеотидов вновь образованной нити ДНК к нуклеотидам матрицы и гидролизует концевой нуклеотид, если его основание не комплементарно основанию матричной цепи. ДНК-полимераза Ш, также обладающая нуклеазной активностью, будет добавлять нуклеотиды только в том случае, если предыдущее основание дочерней цепи комплементарно связано с соответствующим основанием матричной цепи. Таким образом, осуществляется репарация неправильного спаривания нуклеотидов и контролируется корректность синтеза ДНК. Наиболее полно изучены повреждения, возникающие в клетках под действием ультрафиолетового облучения. Оно вызывает, в частности, взаимодействие двух соседних пиримидиновых оснований, чаще всего тиминов. При этом образуется тиминовый димер, блокирующий действие ДНК-полимеразы ПГ. [c.453]

    В безводных растворителях под действием С1.>. Вг или соответствующих N-гaлoгeнимидoв происходит электрофильное замещение водорода у атомов С(5) пиримидиновых оснований и С(8) гуанина с образованием соответствующих галогенпроизводных. Эти соединения используются в качестве субстратов РНК- и ДНК-полимераз для синтеза специфически меченных полинуклеотидов. [c.387]


Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов в тканях.

Синтез пиримидиновых оснований происходит во всех клетках организма. В реакциях синтеза участвует аспарагиновая кислота, глутамин, СО2, затрачивается 2 молекулы АТФ. В отличие от разветвленного синтеза пуринов этот синтез происходит линейно, т.е. пиримидиновые нуклеотиды образуются последовательно, друг за другом.

Условно можно выделить 3 общих этапа синтеза и реакции синтеза УТФ и ЦТФ:

Образование карбамоилфосфата

Образование карбамоилфосфата в отличие от синтеза мочевины происходит в цитозоле большинства клеток организма.

Образование пиримидинового кольца

Формирование пиримидинового кольца происходит после присоединения аспартата и реакций дегидратации и окисления. Первым пиримидиновым основанием является оротовая кислота.

Синтез оротидинмонофосфата и уридинмонофосфорной кислоты

В реакции с фосфорибозилдифосфатом (ФРДФ) к оротовой кислоте присоединяется рибозо-5-фосфат и образуется оротидилмонофосфат, при декарбоксилированиипревращающийся в уридинмонофосфат (УМФ).

Источником фосфорибозилдифосфата является первая из двух реакций синтеза фосфорибозиламина при образовании пуринов.

Синтез уридинмонофосфата

Синтез уридинтрифосфата

Синтез УТФ осуществляется из УМФ в 2 стадии посредством переноса макроэргических фосфатных групп от АТФ.


Синтез УТФ

Синтез цитидинтрифосфата

Образование цитидинтрифосфата (ЦТФ) происходит из УТФ с затратой энергии АТФ при участии глутамина, являющегося донором NH2-группы.

Синтез ЦТФ

Нарушения обмена пуриновых нуклеотидов. Подагра.

Самым частым нарушением обмена пуринов является повышенное образование мочевой кислоты с развитием гиперурикемии. Особенностью является то, что растворимость солей мочевой кислоты (уратов) в плазме крови невелика и при превышении порога растворимости в плазме (около 0,7 ммоль/л) они кристаллизуются в периферических зонах с пониженной температурой.

В зависимости от длительности и тяжести гиперурикемияпроявляется:

1. Появление тофусов (греч. tophus – пористый камень, туф) – отложение уратных кристаллов в коже и подкожных слоях, в мелких суставах ног и рук, в сухожилиях, хрящах, костях и мышцах.

2. Нефропатии в результате кристаллизации мочевой кислоты с поражением почечных канальцев и мочекаменная болезнь.

3. Подагра – поражение мелких суставов.

Для диагностики нарушений используют определение концентрации мочевой кислоты в крови и моче.

Нарушения обмена пуринов

Подагра

Когда гиперурикемия принимает хронический характер, говорят о развитии подагры (греч. poclos – нога, agra – захват, дословно – «нога в капкане»).

В крови мочевая кислота находится в форме ее солей – уратов натрия. Из-за низкой растворимости ураты способны оседать в зонах с пониженной температурой, например, в мелких суставах стоп и пальцев ног. Накапливающиеся в межклеточном веществе ураты некоторое время фагоцитируются, но фагоциты не способны разрушить пуриновое кольцо. В результате это приводит к гибели самих фагоцитов, к выходу лизосомальных ферментов, активации свободнорадикального окисления и развитию острой воспалительной реакции – развивается подагрический артрит. В 50-75% случаев первым признаком заболевания является мучительная ночная боль в больших пальцах ног.

Длительное время подагру считали «болезнью гурманов», однако затем внимание исследователей переместилось к наследственному изменению активности ферментов метаболизма пуринов:

· увеличение активности ФРДФ-синтетазы – приводит к избыточному синтезу пуринов,

· уменьшение активности гипоксантин-гуанин-фосфорибозил-трансферазы – из-за этого ФРДФ не используется для реутилизации пуриновых оснований, а участвует в первой реакции их синтеза. В результате возрастает количество разрушающихся пуринов и одновременно повышается их образование.

Оба ферментативных нарушения рецессивны и сцеплены с X-хромосомой. Подагрой страдает 0,3-1,7% взрослого населения земного шара, соотношение заболевших мужчин и женщин составляет 20 : 1.

Химики преодолели главное препятствие на пути к абиогенному синтезу РНК

Попытки воспроизвести в лаборатории ключевой этап добиологической эволюции — синтез активированных рибонуклеотидов из простейших органических соединений — до сих пор не приводили к успеху из-за упорного нежелания рибозы и азотистого основания соединяться друг с другом. Британские химики нашли изящный обходной путь, позволяющий получить нуклеотиды Ц и У в условиях, которые вполне могли существовать в мелких водоемах на ранней Земле.

В заметке Тайна происхождения жизни скоро будет разгадана? («Элементы», 12.01.2009) мы рассказали об одной из проблем, стоящих перед учеными, которые пытаются разгадать эту тайну. Проблема состоит в том, что химикам до сих пор не удалось подобрать реалистичные условия, в которых из азотистых оснований, рибозы и фосфорной кислоты сами собой синтезировались бы рибонуклеотиды — «строительные блоки», из которых затем может образоваться молекула РНК. И азотистые основания, и рибоза могут формироваться самопроизвольно из простейших ингредиентов в условиях, которые могли существовать на древней Земле и даже в космосе, в протопланетном облаке. Но вот объединяться вместе, чтобы образовать рибонуклеотид, они в этих условиях наотрез отказываются. Точнее говоря, пуриновые нуклеотиды (аденозин А, гуанозин Г) синтезируются, но с низкой эффективностью, а пиримидиновые (уридин У, цитидин Ц) не синтезируются совсем. Кроме того, очень трудно получить рибозу и «правильные» азотистые основания в достаточно чистом виде. Обычно образуется чудовищная смесь всевозможных сахаров или азотистых соединений, в которой «нужные» вещества составляют лишь незначительный процент. В ходе дальнейших самопроизвольных реакций все эти вещества соединяются друг с другом тысячами разных способов, и обычно всё кончается образованием нерастворимых смол, из которых уже почти невозможно получить что-то путное.

В той же заметке говорилось о том, что химик Джон Сазерленд (John Sutherland) и его коллеги из Манчестерского университета (Великобритания) нашли «обходной путь», позволяющий синтезировать рибонуклеотиды не из готовых крупных блоков — рибозы и азотистых оснований — а из более простых органических молекул. Мы тогда сообщили, что Сазерленд и его коллеги готовят к публикации статью, в которой будут разрешены основные проблемы синтеза РНК из простейшей органики. В последнем номере журнала Nature эта статья наконец вышла, и теперь мы можем узнать, что же придумали британские химики.

В основе их открытия лежат три замечательные находки. Первая состоит в том, что они догадались сразу добавить в реакционную смесь фосфорную кислоту (неорганический фосфат). До сих пор все исходили из естественного допущения, что фосфат нужен только на последней стадии синтеза рибонуклеотида, когда фосфат присоединяется к рибозе, которая до этого уже присоединилась к азотистому основанию. Однако оказалось, что фосфат необходим и на ранних стадиях процесса. Его присутствие резко снижает выход разнообразных «ненужных» веществ в ходе реакций и повышает выход «нужных». Вторая находка состоит в том, что исследователи с самого начала поместили в реакционную смесь и вещества, основанные на углероде и кислороде (простейшие углеводы), и азотистые соединения. До сих пор с этими двумя классами веществ работали по отдельности, пытаясь из первых синтезировать сахара, а из вторых — азотистые основания. Смешивать их в одну кучу с самого начала считалось бесперспективным, так как это резко повышает химическую «комбинаторику», то есть разнообразие получаемых продуктов, и без того слишком большое. Но фосфат резко снижает эту комбинаторику, и в результате из исходной смеси эффективно синтезируются в большом количестве ключевые промежуточные продукты, не являющиеся ни сахарами, ни азотистыми основаниями (на рисунке они обозначены числами 11 и 12).

Все вещества исходной смеси вполне могли существовать на ранней Земле. Кроме фосфата, в смесь входят простейшие азотистые соединения — цианоацетилен (7) и цианамид (8) и простейшие углеводы — гликольальдегид (10) и глицеральдегид (9). В присутствии фосфата вещества 8 и 10 с большой эффективностью соединяются и образуют вещество 11 (2-амино-оксазол). Следующая реакция (соединение веществ 11 и 9) обычно ведет к образованию множества побочных продуктов, однако присутствие фосфата снова оказывается спасительным, резко повышая выход «нужного» вещества 12 (арабинозо-амино-оксазолин).

На следующем этапе вещество 12 реагирует с цианоацетиленом (7). В обычном водном растворе эта реакция сопровождается временным повышением pH, в результате чего промежуточные продукты гидролизуются, цианоацетилен начинает реагировать с гидроксильными группами, и в итоге получается смесь «ненужных» продуктов, от которых нельзя проложить путь к рибонуклеотидам. Однако и в этом случае на помощь приходит фосфат: он играет роль буфера, в его присутствии pH не повышается, и «вредный» гидролиз резко замедляется. Более того, избыток цианоацетилена начинает реагировать не с гидроксильными группами «полезных» промежуточных продуктов, а с фосфатом, и в результате выход нужного вещества 13 (арабинозо-ангидронуклеозид) из практически никакого становится очень высоким. Таким образом, в данном случае фосфат выполняет сразу две полезные функции, выступая в роли стабилизатора кислотности и «химического буфера».

Теперь до настоящего активированного рибонуклеотида, пригодного для синтеза РНК, остался один шаг (об активированных нуклеотидах см. Искусственные протоклетки синтезируют ДНК без помощи ферментов, «Элементы», 09.06.2008). Вещество 13 нужно фосфорилировать, чтобы оно превратилось в активированный рибонуклеотид Ц (бета-рибоцитидин-2’,3’-циклофосфат; на рисунке это вещество обозначено номером 1).

Как выяснилось, для этого реакционную смесь нужно только немного подогреть («настало утро, вода в луже согрелась»), а всё необходимое в ней уже имеется. Роль ключевого катализатора реакции фосфорилирования берет на себя, как ни странно, мочевина (6), которая образуется сама собой из излишков цианамида, изначально присутствовавшего в смеси. Наличие мочевины открывает для фосфорилирования сразу два возможных пути. В первом случае может использоваться непосредственно фосфат (для этого в смеси должно присутствовать еще одно простое вещество — формамид). Во втором случае в ход идет пирофосфат, который образуется сам собой из тех веществ, что образовались ранее в ходе реакции фосфата с цианоацетиленом. И в этом случае формамид уже не нужен.

Открытый авторами путь абиогенного синтеза цитидина поражает своим изяществом. Особенно впечатляет неоднократное использование побочных продуктов, получающихся на предыдущих этапах пути, в качестве необходимых помощников на следующих этапах.

Но это еще не всё. Вместе с «правильным» нуклеотидом Ц в ходе последней реакции получается и ряд других, «неправильных» нуклеозидов и нуклеотидов, которые мешают дальнейшему синтезу «правильных» молекул РНК. Авторы стали искать способ избавиться от этих побочных продуктов. Кроме того, они надеялись получить из цитидина еще и второй пиримидиновый нуклеотид — уридин (У).

То, что они в итоге обнаружили, слегка похоже на чудо. Оказалось, что обе цели достигаются одной простой мерой — ультрафиолетовым облучением, которого, конечно, на древней Земле было вдоволь, поскольку озоновый слой отсутствовал. Под воздействием ультрафиолета все «лишние» нуклеотиды постепенно разрушаются, а цитидин остается, и часть его превращается в уридин. В отличие от всех остальных пиримидиновых нуклеотидов, Ц и У оказались устойчивы к ультрафиолету. Не правда ли, это очень похоже на четкий и простой ответ на вопрос о том, почему из всех возможных пиримидиновых нуклеотидов в состав РНК вошли именно Ц и У?

Есть ряд дополнительных химических нюансов, делающих открытие британских химиков еще более замечательным. Например, ключевое промежуточное соединение 2-амино-оксазол (11) способно к «самоочищению» и накоплению в высоких концентрациях благодаря своей повышенной летучести. Днем, под жаркими лучами солнца, оно могло испаряться из водоемов, а ночью или где-нибудь в горах — конденсироваться, выпадая в виде «органического снега». Так могли создаваться большие запасы этого вещества, готовые к дальнейшим этапам превращения в РНК.

Авторы нашли принципиально новый подход к абиогенному синтезу нуклеотидов, решили одну из труднейших проблем в теории происхождения жизни и открыли широкий простор для дальнейших исследований. Мне кажется, что дело тут пахнет Нобелевкой. Следующим шагом, естественно, должен стать поиск путей синтеза пуриновых нуклеотидов — А и Г. В популярном синопсисе, который сопровождает статью в журнале Nature, чувствуется нескрываемый восторг. В частности, там сказано: «Именно потому, что эта работа открывает так много новых направлений исследований, она на многие годы останется одним из великих достижений пребиотической химии» (But it is precisely because this work opens up so many new directions for research that it will stand for years as one of the great advances in prebiotic chemistry).

Источники:
1) Matthew W. Powner, Béatrice Gerland, John D. Sutherland. Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions // Nature. 2009. V. 459. P. 239–242.
2) Jack W. Szostak. Origins of life: Systems chemistry on early Earth // Nature. 2009. V. 459. P. 171–172.

См. также:
1) Тайна происхождения жизни скоро будет разгадана?, «Элементы», 12.01.2009 (в конце этой заметки есть подборка ссылок на другие материалы по теме).
2) Искусственные протоклетки синтезируют ДНК без помощи ферментов, «Элементы», 09.06.2008.
3) Зарождение жизни.

Александр Марков

Химики нашли универсальный путь возникновения самых первых РНК

Молекула 5S рибосомной РНК

Wikimedia Commons

Ученые из Университетского колледжа Лондона и Гарвардского университета описали универсальный способ синтеза первых рибонуклеотидов — компонентов, из которых состоят молекулы РНК. Предложенная схема предполагает синтез как пуриновых, так и пиримидиновых нуклеотидов из одного предшественника в сходных условиях, что хорошо согласуется с требованиями гипотез о зарождении жизни на Земле. Статья опубликована в журнале Nature Communications.

Среди ученых, занимающихся проблемами возникновения жизни на Земле, популярна гипотеза о «мире РНК», согласно которой первыми биологическими полимерами были молекулы рибонуклеиновой кислоты. Последние, в отличие от молекул ДНК, способны не только кодировать и воспроизводить информацию, но и осуществлять ферментативные реакции без участия белков. Как ДНК, так и РНК состоят из мономеров — нуклеотидов, представляющих собой комплексы из азотистого основания, сахара и фосфата (без фосфата эти соединения называются нуклеозидами). Азотистые основания могут быть производными пурина — это аденин и гуанин, либо пиримидина — это цитозин и урацил, если речь идет о РНК.

Чтобы убедительно показать, что образование цепочек РНК было возможно несколько миллиардов лет назад, химикам необходимо воспроизвести синтез рибонуклеотидов из простых органических молекул в условиях, предположительно характерных для того времени. Если для пиримидиновых нуклеотидов такой способ синтеза уже был продемонстрирован, то пуриновые нуклеотиды до сих пор не поддавались ученым. 

Как синтез самих азотистых оснований, так и их гликозилирование (т.е. присоединение сахарного остатка) идет плохо и с низким выходом, к тому же, условия их синтеза не совпадают с таковыми для пиримидинов. Чтобы преодолеть упомянутые затруднения, коллектив химиков предложил оригинальный способ синтеза пуриновых рибонуклеозидов не по отдельности из азотистого основания и сахарного остатка, а сразу на сахаро-азотном остове молекулы-предшественника (присоединение фосфата к нуклеозиду в подобных экспериментах не представляет проблемы). Кроме того, из этого предшественника можно в сходных условиях синтезировать и пиримидиновые нуклеозиды.

Схема, иллюстрирующая образование строительных блоков РНК из одного предшественника

Stairs et al / Nature Communications 2017

На первой стадии синтеза исследователи собрали из относительно простых органических молекул фуранозил-оксазолиновый скелет с присоединенным к нему атомом серы. На второй стадии серу заместили на аминогруппу, обработав соединение аммиаком, в результате чего получили предшественник пиримидинового нуклеозида. Обработав первичный скелет более сложным амином, представляющим из себя тример HCN, исследователи получили предшественник 8-оксо-пуринового нуклеозида. Через еще одну стадию синтеза молекулы были фосфорилированы с образованием рибонуклеотидов цитозина и урацила, однако вместо аденина и гуанина были получены похожие на них 8-оксо-аденин и 8-оксо-инозин. 

Авторы работы предполагают, что именно 8-оксо-пурины входили в состав ранних РНК, так как они вполне позволяют точно копировать информацию, но при этом обладают более устойчивой связью между азотистым основанием и сахарным остатком. Кроме того, при образовании комплементарных пар с участием 8-оксо-пуринов температура их плавления ниже, чем у традиционных пар аденин-урацил и гуанин-цитозин, что могло бы облегчить процесс копирования молекул на заре «мира РНК». Несмотря на это, ученые в настоящее время исследуют, как восстановить оксо-пурины до традиционных пуринов, чтобы дополнить схему синтеза. 

Дарья Спасская


СИНТЕЗ ПИРИМИДИНОВЫХ МОНОНУКЛЕОТИДОВ.

Сначала образуется сначала циклическая структура пиримидинового азотистого основания, и только затем присоединяется рибозо-фосфат.

Первая реакция синтеза пиримидиновых монуклеотидов приводит к образованию карбамоилфосфата. Одна из молекул АТФ является донором фосфата.

 

 

Оротовая кислота – первое азотистое основание на пути синтеза пиримидинов – общий предшественник остальных пиримидинов. У многих живых организмов для синтеза оротовой кислоты требуется три фермента. У человека же все реакции образования оротата катализирует один-единственный фермент, в составе которого находятся три активных центра.

Оротовая кислота затем превращается в оротидинмонофосфат (ОМФ). Далее ОМФ декарбоксилируется, и образуется УМФ. Обе эти реакции катализирует один фермент с двумя активными центрами.

Другие пиримидиновые нуклеотиды можно рассматривать как производные УМФ. Для ЦМФ источником NH2-группы является амидная группировка глутамина.

Ферменты обмена пиримидиновых нуклеотидов способны распознавать в субстрате не только азотистое основание, но и количество остатков фосфорной кислоты. Как показано на схеме, цитидиновые нуклеотиды образуются только на основе трифосфатной формы.

Субстратами для синтеза РНК являются АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ — рибонуклеотиды, а для синтеза ДНК – нуклеотиды, содержащие дезоксирибозу — dНТФ (дезоксирибонуклеотиды). Дезоксирибоза – продукт восстановления рибозы. Дезоксирибонуклеотиды образуются из рибонуклеотидов под действием фермента НДФ-редуктазы.

Источником водорода является фермент НДФ-редуктаза, содержащий две SH-группы. Регенерация восстановленной формы НДФ-редуктазы происходит с помощью цепи реакций, где непосредственным донором водорода является специальный белок – тиоредоксин, который получает два атома водорода от трипептида глутатиона, переходящего при этом в окисленную форму. Последующее восстановление окисленного глутатиона с помощью фермента глутатионредуктазы, использующей для этого НАДФ.Н2(смотрите схему).

Так образуются все dНДФ, в том числе и dУДФ, однако в состав ДНК он не входит, а преобразуется в тимидиловые нуклеотиды. Для этого требуется dУМФ:

ТМФ может образоваться как в дезоксиформе (dТМФ), так и в окси- — ТМФ. Реакцию образования (d)ТМФ катализирует фермент тимидилатсинтетаза,в состав ее кофермента входит ТГФК. Этот фермент – мишень для многих фармакологических препаратов. Постоянно тимидиловые нуклеотиды необходимы только для синтеза ДНК, поэтому угнетение этого фермента тормозит деление клеток, но не влияет на скорость синтеза информационной РНК (и-РНК) и белков. Ингибиторы тимидилатсинтетазы применяются в терапии рака.

Существуют 2 основных группы таких веществ:

1) Конкурентные ингибиторы — вещества, похожие на субстрат. Например, его производное — dУМФ-5-фторурацил.

2) Вещества, похожие на кофермент тимидилатсинтазы — ТГФК. Например, антивитамин ФК – препарат метатрексат.

Образовавшийся (d)ТМФ подвергается фосфорилированию:

(d)ТМФ Þ (d)ТДФ Þ (d)ТТФ.

Остальные мононуклеотиды могут быть использованы для синтеза ДНК только в трифосфатной дезоксиформе: dАТФ, dГТФ, dЦТФ.

 


Лекция- Обмен нуклеотидов

Синтез пуриновых оснований через образование ИМФ требует затраты

значительного количества энергии в форме АТФ. Так, на синтез циклической

структуры пуринов затрачивается 5 молекул АТФ на каждую молекулу АМФ

или ГМФ. ИМФ в основном используется для синтеза АМФ или ГМФ.

Небольшое количество этого продукта обнаруживается также в т-РНК в

качестве одного из минорных оснований (рис.3.).

Известен другой путь образования пула пуриновых оснований – путь

реутилизации пуриновых оснований, образовавшихся в процессе распада

эндогенных или экзогенных нуклеотидов. Очевидно, эти реакции можно

рассматривать как «сберегающие», использующие пуриновые кольца до их

превращения в ксантин и затем в мочевую кислоту перед экскрецией.

Регуляция синтеза пуриновых оснований связана с концентрацией

ФРПФ, которая, в свою очередь, зависит от скорости его синтеза, утилизации

и разрушения (рис.4.).

Количество ФРПФ определяется наличием рибозо-5-фосфата и

активностью ФРПФ-синтетазы — фермента чувствительного к концентрации

фосфатов и пуриновых нуклеотидов.

Внутриклеточная концентрация ФРПФ строго регулируется и обычно

мала. ФРПФ-синтетаза является аллостерическим ферментом и активируется

неорганическим фосфором и ингибируется пуриновыми нуклеозид-моно-,

ди- и трифосфатами, при этом эффективность ингибирования распределяется

в следующем порядке: НМФ>НДФ>НТФ.

ФРПФ служит не только субстратом, но и аллостерическим

активатором второй реакции синтеза пуринонуклеотидов de novo, которую

катализирует амидофосфорибозилтрансфераза.

Пуриновые нуклеотиды, особенно АМФ и ГМФ, по механизму

отрицательной обратной связи ингибируют амидофосфорибозилтрансферазу,

которая катализирует первую специфическую реакцию синтеза пуриновых

оснований de novo.

Метаболическая цепь образования АМФ и ГМФ de novo регулируется в

месте её разветвления: АМФ ингибирует аденилосукцинатсинтетазу, а ГМФ-

реакцию образования ксантиловой кислоты, которую катализирует

ИМФ дегидрогеназа.

Перекрёстная регуляция путей использования ИМФ служит для

того,чтобы снизить синтез одного пуринового нуклеотида при дефиците

другого.

Помимо ферментов основного пути синтеза пуриновых нуклеотидов de

novo, регулируется также активность ферментов «запасных» путей:

аденинфосфорибозилтрансфераза ингибируется АМФ, а гипоксантин-

гуанинрибозилтрансфераза – ИМФ и ГМФ.

7.2: Синтез нуклеотидов — Medicine LibreTexts

Нуклеотиды являются фундаментальными строительными блоками, необходимыми для синтеза ДНК и РНК. Каждый нуклеотид содержит три функциональные группы: сахар, основание и фосфат (рис. 7.4).

Рисунок 7.4: Базовая структура нуклеотидов.

Нуклеотиды можно разделить на две группы: пиримидины и пурины. Семейство пиримидинов включает тимин (Т), цитозин (С) и урацил (У), которые включены только в РНК.Эти соединения содержат азотистое основание с одним кольцом, которое соединяется с аналогом пуринового нуклеотида. Тимин соединяется с аденином, образуя две водородные связи, в отличие от цитозина, который соединяется с гуанином, образуя три водородные связи. Пурины, как гуанин (G), так и аденин (A), представляют собой структуры с двойным кольцом и труднее расщепляются в организме. Таким образом, важен запасной путь метаболизма пуринов (рис. 7.5).

Рисунок 7.5: Обзор пуриновых и пиримидиновых оснований.Синтез

нуклеотидов будет описан ниже, но одним из фундаментальных требований синтеза пуринов или пиримидинов является потребность в пятиуглеродном сахаре (рибозе). Этот сахар образуется в результате окисления глюкозы по пентозофосфатному пути.

Для синтеза пуринов основание синтезируется и присоединяется к сахару, тогда как для синтеза пиримидина сахарная группа добавляется после образования основания. В любом случае рибоза является добавленным сахаром, и она должна быть преобразована в форму дезоксирибозы, прежде чем основания можно будет использовать для синтеза ДНК.

Превращение рибозы в дезоксирибозные нуклеотиды

Все основания синтезированы в форме рибозы и используются непосредственно для транскрипции. Они могут быть преобразованы в дезоксиформу, необходимую для репликации ДНК. Фермент, рибонуклеотидредуктаза, превращает дифосфатную форму основания рибозы в форму дезоксиоснования. Фермент имеет два сайта для регуляции: сайт ферментативной активности и сайт специфичности субстрата. Сайт активности фермента должен иметь АТФ / АДФ, связанный для того, чтобы фермент был активным, в то время как сайт специфичности субстрата будет связывать разные нуклеотиды, влияя на предпочтение субстрата фермента, поэтому изменяя, на какое основание воздействуют, в зависимости от клеточных потребностей.

Получение 5-фосфорибозил-1-фосфата (PRPP)

Рибозо-5-фосфат не используется непосредственно для синтеза пуринов или пиримидинов, а скорее используется для синтеза «активной пентозы» — 5-фосфорибозил-1-пирофосфата (PRPP). Превращение катализируется ферментом фосфорибозил-1-пирофосфатсинтазой (PRPP). PRPP представляет собой активированный пятиуглеродный сахар, используемый для синтеза нуклеотидов, который обеспечивает нуклеотиды как сахарной, так и фосфатной группой (рис. 7.6).

Рисунок 7.6: Синтез PRPP и регуляция синтетазы PRPP.

Регуляция PRPP-синтазы

Фермент PRPP-синтетаза активируется Pi (неорганическим фосфатом) и ингибируется пуриновыми основаниями аденином и гуанином.

Синтез пуринов

Пурины состоят из бициклической структуры, которая синтезируется из углерода и азота, полученных из различных соединений, таких как диоксид углерода, глицин, глутамин, аспартат и тетрагидрофолат (TH 4 ). Синтез пуринов начинается с синтеза 5′-фосфорибозиламина из PRPP и глутамина.Фермент глутаминфосфорибозилпирофатамидотрансфераза (ГФАТ) катализирует эту реакцию и является обязательным этапом синтеза пуринов (рис. 7.7). Синтез продолжается в течение девяти дополнительных стадий, завершающихся синтезом инозинмонофосфата (ИМФ), который содержит основание гипоксантин. IMP используется для создания как AMP, так и GMP. Синтез как АМФ, так и ГМФ требует энергии в виде альтернативного основания (т. е. для синтеза ГМФ требуется АТФ, тогда как для синтеза АМФ требуется энергия в форме ГТФ).Синтез АМФ и ГМФ регулируется ингибированием по принципу обратной связи (рис. 7.7 и 7.8). Это позволяет поддерживать относительное соотношение нуклеотидов, необходимое для клеточных процессов. Образовавшиеся монофосфаты нуклеотидов могут быть преобразованы в формы ди- и трифосфатов с помощью киназ, специфичных для нуклеотидов, которые будут переносить фосфатные группы для поддержания баланса форм моно-, ди- и трифосфатов.

Рисунок 7.7: Обзор синтеза пуринов. Реакция, катализируемая GPAT, является регуляторным ферментом пути.

Рисунок 7.8: Синтез пуринов и регуляция глутамина: фосфорибозилпирофосфатамидотрансфераза.

Регуляция синтеза пуринов

Регуляторный фермент GPAT аллостерически активируется PRPP и ингибируется IMP, AMP и GMP. Все три должны присутствовать, чтобы ингибировать активность этого фермента.

Разложение пуринов

Как и аминокислоты, нуклеотиды содержат азот и должны быть расщеплены таким образом, чтобы обеспечить надлежащую утилизацию азота либо посредством цикла мочевины, либо путем синтеза нетоксичного соединения.

Деградация пищевых нуклеотидов происходит в кишечнике, в то время как нуклеотиды синтеза de novo расщепляются в печени. Фундаментальный процесс включает в себя демонтаж структуры сахара, фосфата и основания на их собственные соответствующие единицы (рис. 7.9). В случае деградации пуринов основание выводится в виде мочевой кислоты. Пуриннуклеозидфосфорилаза превращает инозин и гуанозин в соответствующие основания (гипоксантин и гуанин). Наконец, ксантиноксидаза окисляет гипоксантин до ксантина (гуанин может быть дезаминирован до ксантина), а ксантин может быть дополнительно окислен до мочевой кислоты тем же ферментом.Мочевая кислота выводится с мочой.

Рисунок 7.9: Расщепление нуклеотидов.

Избыток мочевой кислоты, гиперурикемия, может вызвать осаждение кристаллов мочевой кислоты в суставах, вызывая воспалительную реакцию, вызывающую острую боль или подагру. У большинства людей с диагнозом подагра заболевание связано с недостаточной экскрецией мочевой кислоты. И это может быть вызвано наличием других патологий, таких как молочнокислый ацидоз или прием диуретиков. Менее распространенные проявления подагры связаны с перепроизводством мочевой кислоты, что может быть вызвано повышенной активностью синтетазы PRPP или дефицитом фермента рециркуляции пуринов HGPRT, вызванным синдромом Леша-Нихана (рис.10).

Рисунок 7.10: Спасение нуклеотидных оснований. Реакция, катализируемая HGPRT, имеет клиническое значение, поскольку дефицит может вызвать накопление мочевой кислоты.

Вторичная гиперурикемия также наблюдается у лиц с миелопролиферативными заболеваниями, проходящих терапию, когда наблюдается избыточный клеточный обмен (лизис клеток приводит к накоплению нуклеотидов), или в случаях болезни фон Гирке или непереносимости фруктозы, которая увеличивает количество субстрата для синтеза PRPP. Ингибиторы ксантиноксидазы, такие как аллопуринол, используются как часть лечения подагры.

Спасение пуринов

Способность рециклировать нуклеотиды особенно важна в случае пуринов, поскольку для синтеза de novo требуется гораздо больше АТФ, чем для утилизации. Продуктом деградации пуриновых оснований является мочевая кислота, которая представляет собой нерастворимое соединение, и ее накопление может привести к ряду клинических расстройств, как обсуждалось ранее. Таким образом, пуриновые основания также могут подвергаться реакции утилизации, когда основания перерабатываются и используются в новом процессе. Чтобы уменьшить количество вырабатываемой мочевой кислоты, пурины можно спасти и преобразовать обратно в их трифосфатную форму для повторного использования.В пути спасения участвуют два основных фермента: аденинфосфорибозилтрансфераза (APRT) и ксантин-гуанинфосфорибозилтрансфераза (HGPRT) (рис. 7.10). Эти ферменты рекомбинируют основание (аденин, гуанин или гипоксантин) с PRPP с образованием AMP, GMP или IMP соответственно. Аденозин — единственный нуклеозид, который можно рефосфорилировать в монофосфатную форму с помощью аденозинкиназы (рис. 7.11). Все остальные нуклеозиды должны расщепляться до свободного основания, прежде чем их можно будет спасти.

Рисунок 7.11: Пути утилизации оснований, специфичные для нуклеотидов.

Синтез пиримидинов

Рисунок 7.12: Обзор синтеза пиримидина. Реакция, катализируемая карбамоилфосфатсинтетазой I, является регуляторным ферментом пути.

В отличие от синтеза пуринов, пиримидиновые основания синтезируются до добавления рибозных сахаров и фосфатных групп в форме PRPP (рис. 7.12). Начальный этап путей включает синтез карбамоилфосфата из глутамина, диоксида углерода и 2-АТФ.Карбамоилфосфатсинтетаза II (CSPII) катализирует эту реакцию. (Обратите внимание, что в митохондриях есть аналогичный фермент для цикла мочевины, называемый карбамоилфосфатсинтетаза I, который также генерирует карбамоилфосфат.) Клиническое значение имеет промежуточный оротат. Повышение уровня оротата (оротовой кислоты) согласуется с дефицитом ферментов в этом пути или с дефицитом цикла мочевины, например, с дефектом орнитинтранскарбамоилазы. В случае дефицита цикла мочевины избыток карбамоилфосфата может участвовать в синтезе пиримидина, что приводит к накоплению оротата.После синтеза карбамоилфосфата в ряде последующих реакций образуется монофосфат урацила, который является промежуточным продуктом синтеза пиримидина.

UMP, как и IMP, служит промежуточным звеном в синтезе пиримидина и может подвергаться последовательному фосфорилированию с образованием UTP, который может быть преобразован в цитидин (CTP). В качестве альтернативы УМФ можно преобразовать в дезоксиформу (дУДФ) для использования в качестве субстрата для синтеза тимидина. Превращение dUDP в dTMP катализируется тимидилатсинтазой, для завершения которой требуется фолат (N5,N10 метилентетрагидрофолат) в качестве донора метила и водорода (рис. 7.13).

Рисунок 7.13: Взаимодействие синтеза тимидилатов с фолатным циклом. SHMT: серингидроксиметилтрансфераза; ДГФР: дигидрофолатредуктаза.

Дефекты синтеза пиримидина чаще всего проявляются повышением уровня оротовой кислоты в моче. Недостаточность присоединения PRPP к оротату (или декарбоксилирования монофосфата оротата) может привести к накоплению оротовой кислоты; Точно так же дефицит цикла мочевины, который приводит к накоплению карбамоилфосфата, может увеличить поток через синтез пиримидина и вызвать увеличение оротовой кислоты.Накопление оротовой кислоты используется в качестве клинического индикатора дефицита пиримидина или дефицита цикла мочевины.

Регуляция синтеза пиримидина

Реакция, катализируемая CSPII, является регуляторным этапом пути и активируется PRPP и АТФ и ингибируется UTP.

Клиническое значение ингибиторов фолатного цикла и синтеза дТМФ

Синтез dTMP для синтеза ДНК является стадией, ограничивающей скорость процесса репликации, поэтому нарушение этого превращения очень эффективно снижает клеточную пролиферацию.Ингибирование тимидилатсинтазы 5-фторурацилом (5-ФУ) является распространенным противоопухолевым лечением. 5-ФУ действует как аналог тимина и необратимо связывает фермент. Точно так же метотрексат является ингибитором дигидрофолатредуктазы (ДГФР), которая является частью фолатного цикла, необходимого для восстановления дигидрофолата до тетрагидрофолата. Ингибирование этого процесса уменьшает количество субстрата, необходимого для реакции тимидилатсинтазы, и имеет такой же эффект, как ингибирование 5-ФУ (рис. 7.13).

Краткое изложение правил пути

Метаболический путь Главный регуляторный фермент Аллостерические эффекторы Гормональные эффекты
Синтез пиримидина КПССII ПРПП, АТП (+), УТП (-) Нет
Синтез пуринов PRPP-синтетаза Pi (+), пуриновые основания (-) Примечание: PRPP-синтетаза необходима как для синтеза пуринов, так и для пиримидинов
GPAT PRPP (+), IMP, AMP, GMP (-)

Таблица 7.2: Резюме регуляции пути.

Ссылки и ресурсы

Текст

Ferrier, DR, изд. Иллюстрированные обзоры Липпинкотта: биохимия , 7-е изд. Филадельфия: Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins, 2017, Глава 13: Пентозофосфатный путь и НАФДГ, Глава 22: Метаболизм нуклеотидов.

Ле, Т. и В. Бхушан. Первая помощь для USMLE Step 1 , 29-е изд. Нью-Йорк: McGraw Hill Education, 2018, стр. 35–37, 79.

Либерман М. и А. Пит, ред. Базовая медицинская биохимия Маркса: клинический подход , 5-е изд. Филадельфия: Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins, 2018, Глава 27: Пентозофосфатный путь, Глава 39: Синтез пуринов и пиримидинов.

Фигурки

Grey, Kindred, Рисунок 7.5. Обзор пуриновых и пиримидиновых оснований. 2021. Химическая структура Генри Якубовски. https://archive.org/details/7.5_20210926. СС BY 4.0 .

Grey, Kindred, Рис. 7.6. Синтез PRPP и регуляция PRPP-синтетазы. 2021. https://archive.org/details/7.6_20210926. CC BY 4.0 .

Grey, Kindred, Рис. 7.7. Обзор синтеза пуринов. Реакция, катализируемая GPAT, является регуляторным ферментом пути. 2021. https://archive.org/details/7.7_20210926. CC BY 4.0 .

Grey, Kindred, Рис. 7.8. Синтез пуринов и регуляция глутамин:фосфорибозилпирофосфатамидотрансферазы.2021. https://archive.org/details/7.8_20210926. CC BY 4.0 .

Grey, Kindred, Рис. 7.9 Расщепление нуклеотидов. 2021. https://archive.org/details/7.9_20210926. CC BY 4.0 .

Grey, Kindred, Рис. 7.10 Спасение нуклеотидных оснований. Реакция, катализируемая HGPRT, имеет клиническое значение, поскольку дефицит может вызвать накопление мочевой кислоты. 2021. https://archive.org/details/7.10_20210926. CC BY 4.0 .

Серый, Сородич, Фигура 7.11 Пути утилизации оснований, специфичные для нуклеотидов. 2021. https://archive.org/details/7.11_20210926. CC BY 4.0 .

Grey, Kindred, Рис. 7.12. Обзор синтеза пиримидина. Реакция, катализируемая карбамоилфосфатсинтетазой I, является регуляторным ферментом пути. 2021. https://archive.org/details/7.12_20210926. CC BY 4.0 .

Grey, Kindred, Рис. 7.13. Взаимодействие синтеза тимидилатов с фолатным циклом.SHMT: серингидроксиметилтрансфераза; DHFR: дигидрофолатредуктаза. 2021. https://archive.org/details/7.13_20210926. CC BY 4.0 .

Либерман М., Пит А. Рис. 7.4. Базовая структура нуклеотидов. Адаптировано в соответствии с принципами добросовестного использования из Базовой медицинской биохимии Маркса. 5-е изд. стр. 216. Рисунок 12.3 Структуры нуклеозидов и нуклеотидов, показанные с рибозой в качестве сахара. 2017. Химическая структура Генри Якубовски.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Дивергентный пребиотический синтез пиримидиновых и 8-оксопуриновых рибонуклеотидов.7 ммоль) и тиоцианат калия (3,24 г, 33,3 ммоль) растворяли в воде (3 мл). Смесь охлаждали до 0°С и по каплям добавляли HCl (37%, 2,10 мл). Реакционную смесь инкубировали в течение 2 ч при комнатной температуре, а затем при 80°С и периодически снимали спектры ЯМР. Через 24 часа исходный материал был израсходован, и реакция была охлаждена до комнатной температуры (дополнительный рисунок 1). Затем органические слои экстрагировали этилацетатом (3 × 50 мл), промывали рассолом (3 × 30 мл) и сушили над MgSO

4 .Растворитель удаляли при пониженном давлении, и полученные твердые вещества кристаллизовали из CH 2 Cl 2 с получением 2-тиооксазола ( 4b ; 1,43 г, 14,2 ммоль, 85%) в виде желтого кристаллического твердого вещества (дополнительная рис. 61). М.п. 140–144 °C (лит. 147 °C (ссылка 27)). ИК (твердое вещество, см -1 ) 3,117 (NH), 1,587 (C=C), 1,478 (C=S). 1 H ЯМР (600 МГц, D 2 O) 7,33 (1H, д, J =4,5 Гц, h5), 7,05 (1H, д, J =4,5 Гц, H5). 13 C ЯМР (151 МГц, D 2 O) 188.1 (С2), 130 (С4), 117,2 (С5). HRMS ( m / z ) рассчитано для C 3 H 3 NOS [M] + , 100,9930; найдено, 100.9930. Кристаллографические параметры и параметры очистки показаны в дополнительной таблице 4. сульфоновую кислоту (ДСС; 20 мг; внутренний стандарт) растворяли в D 2 O (1,5 мл) с получением 500 мМ раствора 4b .Раствор доводили до pD 7 с помощью NaOD (4 M) и добавляли 250 или 500 мкл глицеральдегида* ( 7 ; 500 мМ или 1 M). При необходимости растворы доводили до 500 мкл с D 2 O. Растворы перемешивали при 60 °С в течение 24 часов и доводили раствор до pD 7 каждые 6 часов (при необходимости). Аликвоты (50 мкл) отбирали через 24 часа, разбавляли D 2 O (450 мкл) и анализировали с помощью ЯМР-спектроскопии. Присутствие 1a было подтверждено добавлением подлинных образцов (дополнительные методы).Выходы были рассчитаны путем измерения соотношения продукта 1a : DSS через 24 часа (дополнительная таблица 1 и дополнительные рисунки 2 и 3). *2-Тиооксазол ( 4b ) реагирует с рац-, D- и L-глицеральдегидом ( 7 ) с образованием рац-, D- и L-пентозооксазолидинонтионов ( 1a ) соответственно.

Рибофуранозилоксазолидинонтион (рибо-

1a )

Всего 67% из рибозы (дополнительные методы) через 4 дня при 60 °C (дополнительный рис.54). М.п. 172–175 °С разл. (Лит 167–168 °С 59 ). ИК (твердый, см -1 ) 3,438 (NH), 3,329 (OH), 2,993, 2,920, 2,902 (CH), 1,521 (C=S). 1 H ЯМР (600  МГц, D 2 O) 5,94 (1H, д, Дж = 5,4  Гц, h2′), 5,35 (1H, т , J = 5,3′) , 4,26 (1H, дд, J= 9,3, 5,4 Гц, h4′), 3,97 (1H, ABX, J =12,6, 1,9 Гц, H5′), 3,79 (1H, ддд, J =9,3 , 4,9, 1,9 Гц, h5′), 3,76 (1H, ABX, J =12,6, 4.9 Гц, H5″). 13 C ЯМР (151  МГц, D 2 O) 191,1 (С2), 88,9 (С1′), 85,8 (С2′), 79,2 (С4′), 70,8 (С3′), 59,9 (С5′). HRMS ( m / z ) рассчитано для C 6 H 10 NO 4 S [M+H + ] + , 192,0331; найдено, 192.0340. Кристаллографические параметры и параметры очистки показаны в дополнительной таблице 3.55). М.п. 137–139 °С (Лит 132–133 °С 59 ). ИК (твердый, см -1 ) 3,394 (NH), 3,299 (OH), 2,991, 2,943, 2,931, 2,871 (CH), 1,482 (C=S). 1 H ЯМР (600 МГц, D 2 O) 6,07 (1H, д, J =5,8 Гц, h2′), 5,33 (1H, д, J =5,8 Гц, h3′), 4,51 (1H, с, h4′), 4,25 (1H, м, h5′), 3,63 (1H, ABX, J =12,4, 5,3 Гц, H5′), 3,51 (1H, ABX, J =12,4, 7,5 Гц, H5″). 13 C ЯМР (151  МГц, D 2 O) 190 (C2), 92,5 (C2′), 90.5 (С1′), 87,8 (С4′), 75,2 (С3′), 61,6 (С5′). HRMS ( m / z ) рассчитано для C 6 H 10 NO 4 S [M+H + ] + , 192,0331; найдено, 192.0332. Кристаллографические параметры и параметры уточнения показаны в дополнительной таблице 3.

Ксилофуранозилоксазолидинонтион (ксило-

1a )

В целом, 46% из ксилозы (дополнительные методы) через 14 дней при 60°C (дополнительная рис. 56). М.п. 133–135 °С (лит. 129–130 °С 59 ).ИК (твердое вещество, см -1 ) 3,251 (ОН), 2,930 (СН), 1,488 (С=S). 1 H ЯМР (600 МГц, D 2 O) 6,07 (1H, д, J =5,5 Гц, h2′), 5,29 (1H, д, J =5,5 Гц, h3′), 4,52 (1H, д, J = 2,8 Гц, h4′), 4,04 (1H, ddd, J =7,4, 4,3, 2,8 Hz, h5′), 3,96 (1H, ABX, J =12, 4,3 Гц, H5′), 3,84 (1H, ABX, J = 12, 7,4″ Гц, H5″). 13 C ЯМР (151  МГц, D 2 O) 190,3 (C2), 91,1 (C2′), 89,5 (C1′), 80,8 (C4′), 73.5 (С3′), 59,5 (С5′). HRMS ( m / z ) рассчитано для C 6 H 10 NO 4 S [M+H + ] + , 192,0331; найдено, 192.0332. Кристаллографические параметры и параметры очистки показаны в дополнительной таблице 4. 57) 60 . М.п. 185–187 °С (лит 178 °С 59 ).ИК (твердое вещество, см -1 ) 3,342 (NH), 3,237, 3,130 (OH), 2,975 (CH), 1,496 (C=S). 1 H ЯМР (600 МГц, D 2 O) 5,74 (1H, д, J =6,1 Гц, h2′), 5,16 (1H, дд, J =6,1, 3,2 Гц, h3′) , 4,02 (1H, дд, J =7,5, 3,2 Гц, h4′), 3,95–3,89 (2H, м, h5′H5′), 3,65–3,70 (1H, м, H5″). 13 C ЯМР (151  МГц, D 2 O) 191,4 (С2), 84 (С2′), 83,8 (С1′), 70,3 (С3′), 68,9 (С4′), 66,2 (С5′). HMBC наблюдался между h2′ и C5′, что указывает на пиранозильную структуру.HRMS ( m / z ) рассчитано для C 6 H 10 NO 4 S [M+H + ] + , 192,0331; найдено, 192.0328. Кристаллографические и утонченные параметры показаны в дополнительной таблице 3.

Лексофураносильсолидинон Thione (

F- Lyxo- 1A )

1 H ЯМР (600 МГц, D 2 O) 5.87 (1H, D, Дж =5,8 Гц, h2′), 5,40 (1H, t , Дж =5,8 Гц, h3′), 4.70 (1H, дд, J =6,4, 5,8 Гц, h4′), 4,31 (1H, ддд, J =9, 6,4, 3,9 Гц, h5′), 3,81 (1H, ABX, J = 12,4, 3,9 Гц, H5′), 3,56 (1H, ABX, J = 12,4, 9 Гц, H5″). Параметры кристаллографических и утонченности показаны в дополнительной таблице 3.

(

S Z -циановинил) -арабинофураносил-Оксазолидинон Тион (арабино- )

Арабинофураносил-Оксазолидинон Тиона (Арабино- ; 2,50 г, 13,1 ммоль) добавляли к водному раствору цианоацетилена ( 8 ; 20 мл, 1 М).После перемешивания реакционной смеси в течение 1 ч при комнатной температуре ее лиофилизировали с получением ( S Z -циановинил)-арабинофуранозил-оксазолидинонтиона (арабино- 1b ; 3,26 г, количественный) в виде белого твердого вещества. , который использовали без дополнительной очистки (дополнительная рис. 59). Аналитический образец кристаллизовали из смеси этанол/вода (1:4). М.п. 197–203 °С. ИК (твердый, см -1 ) 3,372 (ОН), 3,068, 3,056, 2,956 (СН), 2,212 (C≡N), 1,601 (С=N), 1,575 (С=С). 1 H ЯМР (600 МГц, D 2 O) 7.83 (1H, д, J =10,5 Гц, h5), 6,18 (1H, д, J =6 Гц, h2′), 5,97 (1H, д, J =10,5 Гц, H5), 5,20 (1H, д, J =6 Гц, h3′), 4,43 (1H, м, h4′), 4,13 (1H, м, h5′), 3,62 (1H, ABX, J =12,4, 4,6 Гц , H5′), 3,53 (1H, ABX, J = 12,4, 6,3″ Гц, H5″). 13 C ЯМР (151  МГц, D 2 O) 167,3 (С2), 143,5 (С5), 115,9 (С6), 100,3 (С4, С1′), 91,5 (С2′), 86,4 (С4′), 76 (С3′), 61,5 (С5′). HRMS ( м / z ) рассчитано для C 9 H 10 N 2 O 4 S [M−H + ] , .0440; найдено, 243.0447. Параметры кристаллографических и утонченности показаны в дополнительной таблице 4.

(

S Z -циановинил) -Рибофураносильсолидинон Тиона (рибо-1В)

Рибофураносильсолидинон Тион (рибо- ; 331 мг, 1,73 ммоль ) добавляли к водному раствору цианоацетилена ( 8 ; 5 мл, 1 М). После перемешивания реакционной смеси в течение 1 ч при комнатной температуре ее лиофилизировали с получением ( S Z -циановинил)-рибофуранозилоксазолидинонтиона (рибо- 1b ; 400 мг, 1.65  ммоль, 95%) в виде белого твердого вещества, которое использовали без дополнительной очистки (дополнительная рис. 58). М.п. 193–198 °С. ИК (твердый, см -1 ) 3,344 (ОН), 3,055, 2,926, 2,876 (СН), 2,218 (C≡N), 1,653 (С=N), 1,601 (С=С). 1 H ЯМР (600 МГц, D 2 O) δ 7.88 (1H, д, Дж =10.8 Гц, h5), 6.10 (1H, д, Гц, J =5,2′) , 5,99 (1Н, д, Дж = 10,8 Гц, Н5), 5,22 (1Н, т , Дж = 5,4 Гц, ч3′), 4,27 (1Н, дд, Дж = 9.3, 5,4 Гц, h4′), 3,95 (1H, ABX, J =13, 2,3 Hz, H5′), 3,76 (1H, ABX, J =13, 4,7 Гц, H5″), 3,60 (1H , ддд, Дж =9,3, 4,7, 2,3 Гц, h5′). 13 C ЯМР (151  МГц, D 2 O) δ 168,4 (С2), 143,7 (С5), 116 (С6), 100,3 (С4), 98,9 (С1′), 84,7 (С2′), 78,9 (С4′), 70,9 (С3′), 59,9 (С5′). [M−H + ] C 9 H 10 N 2 O 4 S вычислено 243,0493, найдено 243,0541.

Арабинофуранозил-(2-тиометил)-оксазолидинон (арабино-

1c )

( S Z -циановинил)-арабинофуранозил-оксазолидинон тион (9024b 1902 ;2 мг, 0,1 ммоль) и DSS (стандарт ЯМР, 15 мг) растворяли в D 2 O (500 мкл). Добавляли натрий-ацетатный буфер (500 мкл, 2 М, pD 6, D 2 O) и раствор доводили до pD 6 с помощью 1 М NaOD/DCl. Метантиол (полученный при капании раствора тиометоксида натрия (21% об./об.) на безводный одноосновный фосфат натрия при комнатной температуре) барботировали через раствор в течение 10 мин. Каждые 2 часа добавляли газообразный метантиол. Через 6 ч раствор барботировали азотом, затем добавляли цианоацетилен ( 8 ; 200 мкл, 1 М) и смесь оставляли стоять на 2 ч.Раствор снова насыщали газообразным метантиолом в течение 10 минут и инкубировали в течение 16 часов, прежде чем были получены спектры ЯМР (дополнительные рисунки 13, 14 и 60). ЯМР-анализ показал присутствие арабинофуранозил-(2-тиометил)-оксазолидинона (арабино- 1c , 50%, дополнительные методы), арабинофуранозил-оксазолидинонтиона (арабино- 1a , 15%) и арабинофуранозил-оксазолидинона (арабино- 22 , 12%, дополнительные методы).

N3-Арабинофуранозил-2,2′-анхыдрокиназолидионы (арабино-

12А )

( S Z -09137 Z -циановинил) -арабинофураносил-Оксазолидинон Тион (арабино- 1b ; 100 мг, 0.40 ммоль) добавляли к раствору антраниловой кислоты ( 14 ; 170 мг, 1,20 ммоль) в воде (10 мл) при pH 6. Реакцию перемешивали в течение 18 часов при комнатной температуре (дополнительная рис. 15), после на этот раз сырой продукт лиофилизировали и очищали с помощью FCC, элюируя смесью (EtOAc:MeOH 9:1), с получением N3-арабинофуранозил-2,2′-ангидрохиназолиндиона (арабино- 12a ; 40 мг, 0,14 ммоль, 36%) в виде белое твердое вещество (дополнительная рис. 64). М.п. 234–238 °С. ИК (твердый, см -1 ) 3,422 (ОН), 3,067, 2,959, 2,929, 2,875 (СН), 1,699 (С=О), 1,644 (С=N), 1,608 (С-N), 1,562 (С =С). 1 H ЯМР (600  МГц, D 2 O) δ 8,15 (1H, д, Дж = 8,3  Гц, H–Ar), 7,84 (1H, т 7  Дж , , , H–Ar), 7.48 (2H, м, H–Ar), 6.74 (1H, д, J =5.8 Гц, h2′), 5.43 (1H, д, J =5.8 Гц, h3′) , 4,69 (1H, с, h4′), 4,40 (1H, шир.с, h5′), 3,59 (1H, ABX, J =13, 3,5 Hz, H5′), 3,57 (1H, ABX, J =13, 4,3 Гц, H5″). 13 C ЯМР (151  МГц, D 2 O) δ 162,7 (C4), 156 (C2), 148.6 (С6), 136,9 (С8), 127,3 (С10), 126,3 (С9), 125,7 (С7), 118,3 (С5), 89,9 (С4′), 89 (С2′), 88,4 (С1′), 75,8 ( С3′), 61,5 (С5′). HRMS ( m / z ): [M + ] C 13 H 12 N 2 O 5 вычислено 276.07476, Кристаллографические параметры и параметры очистки показаны в дополнительной таблице 4. 30.3 мг, 0,125 ммоль) добавляли к раствору антраниловой кислоты ( 14 ; 34,3 мг, 0,25 ммоль) в воде (0,5 мл) при рН 6. Реакцию перемешивали в течение 18 часов при комнатной температуре (дополнительная рис. 16). ), затем оставляли на ночь при 5 °C. Полученные кристаллы отфильтровывали, промывали водой (0,5 мл), эфиром (5 мл) и сушили в вакууме с получением N3-рибофуранозил-2,2′-ангидрохиназолиндиона (рибо- 12a ; 10 мг, 0,036 ммоль, 29% ) в виде белого твердого вещества. Аналитический образец перекристаллизовывали из горячей воды (дополнительный рис.63). М.п. 230–235 °С, разл. ИК (твердый, см -1 ) 3,431 (ОН), 3,170 (ОН), 2,927 (СН), 1,697 (С=О), 1,645 (С=N), 1,608 (С-N), 1,565 (С= С). 1 H ЯМР (600 МГц, D 2 O) δ 8.22 (1H, д, Дж =8.1 Гц, H–Ar), 7.91 (1H, т   J , , , H–Ar), 7.58 (1H, д, J =8.1 Гц, H–Ar), 7.55 (1H, t , J =8.1 Hz, H–Ar), 6.71 (1H, д, Дж = 5,4 Гц, h2′), 5,52 (1Н, т , Дж = 5.4 Гц, h3′), 4,49 (1H, дд, J =9,4, 5,4 Гц, h4′), 4,02 (1H, ABX, J =13, 2,3 Гц, H5′), 3,98 (1H, ддд , J = 9,4, 4,1, 2,3 Гц, h5′), 3,85 (1H, ABX, J = 13, 4,1 Гц, H5″). 13 C ЯМР (151 МГц, D 2 O) δ 162.9 (C4), 156.5 (C2), 148.8 (C6), 137 (C8), 127.4 (C10), 126.4 (C9), 126 ( С7), 118,6 (С5), 87 (С1′), 82 (С2′), 80,6 (С4′), 70,2 (С3′), 59,7 (С5′). HRMS ( m / z ): [M+H + ] + C 13 H 12 N 2 O 7 2 расч.0825, найдено 277.0820. Кристаллографические и утонченные параметры показаны в дополнительной таблице 5.

арабинофураносил-

N -ацетонитрил-аминоооксазолин (арабино- 10D )

глицин NITRILE.HCL ( 2D .hcl; 2,7 г, 29,2 ммоль) был растворен в воде (10 мл), и pH раствора был доведен до 4,5 с помощью NaOH (4 M) (дополнительная рис. 8). Одной порцией добавляли арабинофуранозил-(2-тиометил)оксазолидинон (арабино- 1c ; 2 г, 9,78 ммоль) и pH раствора снова доводили до 4.5. Реакцию перемешивали в течение 2 часов при комнатной температуре, в то время как N 2 постоянно перемешивал раствор (дополнительные рисунки 20 и 21). Раствор нейтрализовали гидроксидом натрия (4 М) и добавляли силикагель (5 г). Суспензию концентрировали до сыпучего порошка, который очищали колоночной флэш-хроматографией (FCC), элюируя смесью MeOH/CHCl 3 (1:9–2:8). Фракции, содержащие продукт, концентрировали с получением арабинофуранозил- N -ацетонитрил-аминооксазолина (арабино- 10d ; 1.27 г, 5,96 ммоль, 61%) в виде желтого масла (дополнительная рис. 62). ИК (чистый, см -1 ) 3,246 (ОН), 2,926 (СН), 2,251 (CN), 1,648 (С=N). 1 H ЯМР (600 МГц, D 2 O) 6 (1H, д, J =5,5 Гц, h2′), 5,04 (1H, д, J =5,5 Гц, h3′), 4,38 (1H, д, J = 2,8  Гц, h4′), 4,21 (2H, с, C4), 4,07 (1H, ддд, J = 6,6, 5,5, 2,8  Гц, h5′), 3,60 (1H, АВХ, Дж = 12,2, 5,5 Гц, Н5′), 3,55 (1Н, АВХ, Дж = 12,2, 6,6, Н5″). 13 C ЯМР (151 МГц, D 2 O) 163.3 (С2), 118,3 (С5), 97,6 (С1′), 89,8 (С2′), 85,9 (С4′), 75,8 (С3′), 61,9 (С5′), 31,8 (С4). HRMS ( m / z ) рассчитано для C 8 H 12 N 3 O 4 [M+H + ] + ; найдено, 214.0813.

2,2′-Ангидро-5-аминоимидазол-4-карбоксамид-β-фуранозиларабинозид (

16c )

К раствору 2-аминоцианоацетамида ( 2c ; 108 мг, 1,09 мл воды) ) при pH 4,5 добавляли арабинофуранозил-(2-тиометил)-оксазолидинон (арабино- 1c ; 300 мг, 1.46 ммоль). Полученную смесь перемешивали в течение 3 ч при 45°С, и в ходе реакции рН поддерживали между 4,3 и 4,7. Через 3 часа pH реакции повышали до pH 8, а затем оставляли перемешиваться на ночь при 45 °C (дополнительные рисунки 22–26). Через 24 часа из сырой смеси выпадали в осадок белые твердые вещества, которые фильтровали, промывали и сушили с получением 2,2′-ангидро-5-аминоимидазол-4-карбоксамид-β-фуранозиларабинозида ( 16c ; 37,2 мг, 0,15 ммоль, 13). %) в виде белого твердого вещества (дополнительный рис.67). М.п. 234–238 °С. ИК (твердый, см -1 ) 3,493 (H 2 N-C=O), 3,359 (H 2 N-C), 3,210 (OH), 1,638 (C=O), 1,581 (C= N), 1533 (С=С). 1 H ЯМР (600 МГц, D 2 O) 6,46 (1H, д, J= 5,4 Гц, h2′), 5,68 (1H, д, J =5,4 Гц, h3′)), 4,60 (1H, шир. с, h4′), 4,38 (1H, ддд, J = 6,8, 4,9, 1,9 Гц, h5′), 3,56 (1H, ABX, J= 12,4, 4,9 Гц, H5′) , 3,42 (1H, ABX, J= 12,4, 6,8 Гц, H5″). 13 C ЯМР (151 МГц, D 2 O) 169.1 (С6), 152,6 (С2), 140 (С5), 109,9 (С4), 97,9 (С2′), 89,3 (С4′), 86,5 (С1′), 75,3 (С3′), 61,5 (С5′). HRMS ( m / z ) рассчитано для C 9 H 12 N 4 O 5 [M+H + ] , 0,78259 + ; найдено, 257.0882. Кристаллографические параметры и параметры уточнения показаны в дополнительных таблицах 5 (D-изомер) и 6 (L-изомер).

2,2′-Ангидро-5-аминоимидазол-4-карбонитрил-β-фуранозиларабинозид (

16b )

Аминомалонитрил p -толуолсульфонат (126.7 мг, 0,5 ммоль) растворяли в D 2 O (450 мкл) и pD доводили до 3 с помощью NaOD (4 M). Добавляли раствор DSS (D 2 O, 50 мкл, 244 мМ), а затем арабинофуранозил-(2-тиометил)оксазолидинон (арабино- 1c ; 25,6 мг, 0,125 ммоль). pD снова доводили до 3 и смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 3 часов. Аликвоту (50 мкл) добавляли к гидроксиду аммония в D 2 O (450 мкл, 100 мМ, pD 9), раствор доводили до pD 9 с помощью NaOD (4 M) и инкубировали в течение 1 ч при комнатной температуре ( Дополнительные рис. 27 и 28).Добавление подлинных образцов и калибровка по внутреннему стандарту подтвердили выход 15% 2,2′-ангидро-5-аминоимидазол-4-карбонитрил-β-фуранозиларабинозида ( 16b ; дополнительные методы). М.п. 210–220 °С разл. ИК (твердый, см -1 ) 3,423 (H 2 N-C), 3,316 (OH), 2,194 (CN), 1,649 (C=N), 1,568 (C=C). 1 H ЯМР (600 МГц, ДМСО) 6.55 (1H, шир.с, NH 2 ), 6.19 (1H, д, J =5.2 Гц, h2′), 5.82 (1H, шир.с, 3′ ОН), 5,46 (1Н, д, Дж = 5.2 Гц, h3′), 4,98 (1H, t , J =5,5 Hz, 5′OH), 4,31 (1H, шир. с, h4′), 3,98 (1H, ддд, J =7,3, 5,5, 2,2 Гц, h5′), 3,22 (1H, ABXY, J =11,2, 5,5, 5,5 Гц, H5′), 3,11 (1H, ABXY, J =11,2, 7,3, 5,3 Гц, H5′) . 13 С ЯМР (151 МГц, ДМСО) 150 (С2), 143.8 (С4), 117.8 (С6), 97.4 (С2′), 88.4 (С4′), 86.6 (С4), 85.3 (С1′), 74 (С3′), 60,6 (С5′). HRMS ( m / z ) рассчитано для C 9 H 10 N 4 O 4 [M+H + ] 9 + .07748; найдено, 239.07750. Кристаллографические параметры и параметры уточнения показаны в дополнительной таблице 5 и дополнительном рисунке 66).

8,2′-

O -ангидро-9-β-арабинофуранозил-циклоаденозин ( 17A )

Метод A . 2,2′-Ангидро-5-аминоимидазол-4-карбонитрил-β-фуранозиларабинозид ( 16b ; 4,8 мг, 0,02 ммоль) и DSS (внутренний стандарт, 5 мг) растворяли в D 2 -формамиде (500 мкл). ). Смесь нагревали до 100 °C и периодически снимали спектры ЯМР.Исходный материал был израсходован через 96 часов. Реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры, лиофилизировали и остаток растворяли в метанольном растворе аммиака (для удаления 3′- и 5′-формильных групп, наблюдаемых во время реакции в чистом формамиде) в течение 30 мин. Реакционную смесь концентрировали досуха, добавляли D 2 O (5 мл) и смесь лиофилизировали. Остаток растворяли в d 6 -ДМСО и получали спектры ЯМР. Добавление аутентичного образца 8,2′- O -ангидро-9-β-арабинофуранозилциклоаденозина ( 17A , Дополнительные методы) и калибровка по внутреннему стандарту (DSS) подтвердили 10% выход 17A .

Метод Б . 2,2′-Ангидро-5-аминоимидазол-4-карбонитрил-β-фуранозиларабинозид ( 16b ; 4,8 мг, 0,02 ммоль), формамидина гидрохлорид (16,1 мг, 0,2 ммоль) и DSS (внутренний стандарт, 5 мг) растворяли. в D 2 -формамид (500 мкл). Смесь нагревали до 100 °C и периодически снимали спектры ЯМР. Исходный материал был израсходован через 5 часов. Реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры и лиофилизировали. Было обнаружено, что формамидин подавляет 3′- и 5′-формилирование, и обработка метанольным аммиаком не требуется.Лиофилит растворяли в D 2 O (5 мл) и снова лиофилизировали. Остаток растворяли в d 6 -ДМСО, и были получены спектры ЯМР (дополнительные рисунки 29–32). Добавление аутентичного образца 8,2′- O -ангидро-9-β-арабинофуранозилциклоаденозина ( 17A , Дополнительные методы) и калибровка по внутреннему стандарту (DSS) подтвердили выход 65% 17A (Дополнительный рис. 68). М.п. 205 °C разл. (Лит. 61 210 °C) ИК (твердый, см -1 ) 3,297 (NH 2 ), 3,142 (OH), 2,962, 2,883 (CH), 1,667 (C=C), 1,623 (C =Н). 1 H ЯМР (600  МГц, D 2 O) 8,16 (1H, с, h3), 6,71 (1H, д, Дж = 5,5  Гц, h2′), 5,90 (1H, д, J =5,5 Гц, h3′), 4,72 (1H, с, h4′), 4,40 (1H, ddd, J =5,5, 5,4, 4,3 Hz, h5′), 3,55 (1H, ABX, J =12,7 , 4,3 Гц, H5′), 3,48 (1H, ABX, J = 12,7, 5,4 Гц, H5′). 13 C ЯМР (151 МГц, D 2 O) δ 161,2 (С8), 154,4 (С5), 151,6 (С2), 146,2 (С4), 121,1 (С6), 99,5 (С2′), 89,6 (С4′), 86,5 (С1′), 75,6 (С3′), 61.4 (С5′). HRMS ( M / Z / Z ): [M-H + ] C 10 H 11 N 5 O 4 CALL 265.08110, найдено 266.0866. Кристаллографические параметры и параметры очистки показаны в дополнительной таблице 6. -карбоксамид-β-фуранозиларабинозид ( 16c ; 5 мг, 0,02 ммоль) и DSS (стандарт ЯМР, 5 мг) растворяли в D 2 -формамиде (500 мкл).Смесь нагревали до 100 °C и периодически снимали спектры ЯМР. Исходный материал был израсходован через 72 часа. Реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры, лиофилизировали и остаток обрабатывали метанольным раствором аммиака (для удаления 3′- и 5′-формильных групп) в течение 30 мин. Реакционную смесь концентрировали досуха, добавляли D 2 O (5 мл) и смесь лиофилизировали. Остаток растворяли в D 6 -ДМСО и получали спектры ЯМР (дополнительная фиг.33). Добавление аутентичного образца 8,2′- O -ангидро-9-β-арабинофуранозилциклоинозина ( 17I , Дополнительные методы) и калибровка по внутреннему стандарту (DSS) подтвердили выход 3% 17I (Дополнительный рис. 69). Добавление гидрохлорида формамидина (16,1 мг, 0,2 ммоль) в начале реакции увеличивает выход 17I до 11%. М.п. 255 °С (разл.). ИК (твердый, см -1 ) 3,216 (ОН) или (NH), 3,076, 2,006, 2,953 (СН), 1,673 (С=О), 1,598 (С=С), 1,572 (С=N). 1 H ЯМР (600  МГц, D 2 O) δ 8,17 (1H, с, h3), 6,75 (1H, д, J = 5,5  Гц, h2′), 5,91 (1H, д, J =5,5 Гц, h3′), 4,72 (1H, с, h4′), 4,42 (1H, дд, J =5,4, 4,1 Гц, h5′), 3,56 (1H, ABX, J = 12,7, 4,1 Гц, H5′), 3,49 (1H, ABX, J = 12,7, 5,4 Гц, H5′). 13 C ЯМР (151  МГц, D 2 O) δ 160,7 (С8), 158,4 (С6), 145,8 (С2), 145,6 (С5), 126 (С4), 99,5 (С2′), 89,9 (С4′), 86,9 (С1′), 75.6 (С3′), 61,4 (С5′). HRMS ( м / м / Z ): [M-H + ] C 10 H 10 N 5 O 4 CALL 267.0729, найдено 267.0723. Кристаллографические параметры и параметры очистки показаны в дополнительной таблице 6.

Фосфорилирование ангидронуклеозидов

Метод I . Нуклеозид (0,06 ммоль), дигидрофосфат аммония (0,06 ммоль) и мочевина (1,6 ммоль) тщательно перемешивали и нагревали при 140 °C в течение 20 минут (дополнительная таблица 2).Затем реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры, растворяли в D 2 O (3 мл) и лиофилизировали. Остаток трижды растворяли в D 2 O (3 мл) и лиофилизировали. Конечный лиофилит растворяли в D 2 O (0,5 мл) и получали спектры ЯМР (дополнительные рисунки 35 и 45). Выходы рассчитывали на основе сравнения с внутренним стандартом (DSS), а фосфаты нуклеотидов очищали с помощью ВЭЖХ (дополнительные методы).

Метод II .Нуклеозид (0,06 ммоль), дигидрофосфат аммония (0,06 ммоль) и мочевину (0,6 ммоль) суспендировали в формамиде (0,6 мл). Реакционную смесь нагревали при 100 °С в течение 72 часов. Реакцию разводили D 2 O (3 мл) и лиофилизировали в течение 3 дней (для удаления формамида), разбавляли D 2 O (3 мл) и далее лиофилизовали. Лиофилит растворяли в D 2 O (0,5 мл) и получали спектры ЯМР (дополнительные рисунки 42 и 52). Выходы рассчитывали на основе сравнения с внутренним стандартом (DSS).

Метод III . Нуклеозид (0,06 ммоль), дигидрофосфат аммония (0,06 ммоль) и мочевину (1,6 ммоль) тщательно перемешивали и нагревали при 140°С в течение 20 мин. Добавляли глицерин (44 мкл, 0,6 ммоль) и смесь нагревали при 140°С еще 20 мин. Затем реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры, растворяли в D 2 O (3 мл) и лиофилизировали. Остаток трижды растворяли в D 2 O (3 мл) и лиофилизировали. Конечный лиофилит растворяли в D 2 O (0.5 мл) и были получены спектры ЯМР (дополнительная рис. 43). Выходы рассчитывали на основе сравнения с внутренним стандартом (DSS).

Метод IV . Нуклеозид (0,06 ммоль), дигидрофосфат аммония (0,06 ммоль) и мочевину (1,6 ммоль) тщательно перемешивали и нагревали при 140°С в течение 20 мин. Добавляли цитидин (14,6 мг, 0,06 ммоль) и смесь нагревали при 140°С еще 20 мин. Затем реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры, растворяли в D 2 O (3 мл) и лиофилизировали.Остаток трижды растворяли в D 2 O (3 мл) и лиофилизировали. Конечный лиофилит растворяли в D 2 O (0,5 мл) и получали спектры ЯМР (дополнительная рис. 43). Выходы рассчитывали на основе сравнения с внутренним стандартом (DSS).

Метод V . Нуклеозид (0,03 ммоль), анцитабин ( 11 ; 0,03 ммоль), дигидрофосфат аммония (0,06 ммоль) и мочевину (0,6 ммоль) суспендировали в формамиде (0,6 мл). Реакционную смесь нагревали при 100 °С в течение 72 часов.Реакцию разводили D 2 O (3 мл) и лиофилизировали в течение 3 дней (для удаления формамида), разбавляли D 2 O (3 мл) и далее лиофилизовали. Лиофилит растворяли в D 2 O (0,5 мл) и получали спектры ЯМР (дополнительная рис. 44). Выходы рассчитывали на основе сравнения с внутренним стандартом (DSS).

8-оксо-аденозин-2′,3′-циклофосфат (3ОА)

Т.пл. 220 °С (разл.). ИК (твердый, см -1 ) 1,711 (N-C=N), 1,649 (N-C=O), 1,060 (P=O). 1 H ЯМР (600  МГц, D 2 O) 8,10 (1H, с, h3), 6,11 (1H, д, Дж = 3,4  Гц, h2′), 5,61 (1H, ддд, J =7,8, 7, 3,4 Гц, h3′), 5,14 (1H, ddd, J =10,9, 7, 4,9 Hz, h4′), 4,40 (1H, м, h5′), 3,93 (1H, ABX, J = 12,3, 3,6 Гц, H5′), 3,85 (1H, ABX, J = 12,3, 5,5 Гц, H5″). 31 P ЯМР (162 МГц, D 2 O) 20,37 (дд, J = 10,9, 7,8 Гц, 2′,3’сП). 13 C ЯМР (151 МГц, D 2 O) 153,3 (C8), 151.8 (С2), 148,3 (С6), 146,7 (С4), 105,2 (С5), 87 (д, Дж = 5,5 Гц, С1′), 85,6 (д, Дж =2,2 Гц, С4′), 79,8 (д, Дж = 2,2  Гц, С2′), 78,3 (С3′), 62 (С5′). HRMS ( M / M / Z ): [M-H + ] для C 10 H 12 N 5 O 7 P CALL 344.0396, найдено 344.0390. (Дополнительные рис. 36–38).

8-Оксо-аденозин-2′,3′-цикло-5′-бисфосфат (18ОА)

Т.пл. 235 °С (разл.). ИК (твердый, см -1 ) 1,707 (N-C=N), 1,655 (N-C=O), 1,038 (P=O). 1 H ЯМР (600  МГц, D 2 O) 8,12 (1H, с, h3), 6,11 (1H, д, Дж = 2,9  Гц, h2′), 5,69 (1H, тд, J =6,3, 2,9 Гц, h3′), 5,19 (1H, ddd, J =12, 6,3, 5,8 Hz, h4′), 4,44 (1H, м, h5′), 4,14 (1H, ABXY, J =11,4, 5, 5 Гц, H5′), 4,06 (1H, ABXY, J =11,4, 6,2, 6,2 Гц, H5″). 31 P ЯМР (162  МГц, D 2 O) 20,58 (дд, J = 12, 6,3  Гц, 2′,3’cP), 0,85 (шир. с, 5’P). 13 C ЯМР (151 МГц, D 2 O) 153.2 (С8), 151.9 (С2), 148.2 (С6), 146.8 (С4), 105.1 (С5), 86.7 (д, Дж = 6.6 Гц, С1′), 84.4 (д, Дж =7.2 Гц , С4′), 79,4 (д, Дж = 2,8 Гц, С2′), 77,9 (С3′), 64,5 (д, Дж = 3,9 Гц, С5′). HRMS ( M / M / Z ): [M-H + ] 8 — для C 10 H 13 N 5 O 10 P 2 CALL 424,0060, найдено 424.0056. (Дополнительные рис. 39–41).

8-оксо-инозин-2′,3′-циклофосфат (3OI)

M.п. 310 °С (разл.). ИК (твердый, см -1 ) 1,724 (C=O), 1,674 (N-C=O), 1,447 (C=C), 1,063 (P=O). 1 H ЯМР (600  МГц, D 2 O) 8,14 (1H, с, h3), 6,16 (1H, д, Дж = 2,9  Гц, h2′), 5,62 (1H, тд, J =6,6, 2,9 Гц, h3′), 5,17 (1H, ddd, J =5,4, 6,6, 12,1 Hz, h4′), 4,38 (1H, м, h5′), 3,92 (1H, ABX, J =12,4, 3,9 Гц, H5′), 3,85 (1H, ABX, J =12,4, 5,9 Гц, H5″). 31 P ЯМР (162 МГц, D 2 O) 20,44 (дд, Дж = 12.1, 6,6 Гц, 2′,3′cP). 13 C ЯМР (151 МГц, D 2 O) 153.3 (С6), 153.2 (С8), 145.9 (С2), 145.7 (С4), 109.8 (С5), 87 (д, J =6.6 Гц , С1′), 85,7 (д, Дж = 1,7 Гц, С4′), 80,2 (д, Дж = 2,2 Гц, С2′), 78,2 (С3′), 61,8 (С5′). HRMS ( M / M / Z ): [M-H + ] для C 10 H 11 N 4 O 8 P CALL 345.0236, найдено 345.0235. (Дополнительные рис. 46–48).

8-оксо-инозин-2′,3′-цикло-5′-бисфосфат (18OI)

М.п. 275°С (разл.). ИК (твердый, см -1 ) 1,680 (N-C=O), 1,452 (C=C), 1,059 (P=O). 1 H ЯМР (600  МГц, D 2 O) 8,15 (1H, с, h3), 6,16 (1H, д, Дж = 2,8  Гц, h2′), 5,67 (1H, тд, J =6,4, 2,8 Гц, h3′), 5,22 (1H, ddd, J =12,6, 6,4, 5,7 Hz, h4′), 4,45 (1H, м, h5′), 4,10 (1H, ABXY, J = 11,3, 4,9, 4,9 Гц, H5′), 4,03 (1H, ABXY, J = 11,3, 6,1, 6,1 Гц, H5″). 31 P ЯМР (162 МГц, D 2 O) 20,59 (дд, Дж = 12.6, 6,4 Гц, 2′,3′cP), 2,77 (шир.с, 5′P). 13 C ЯМР (151 МГц, D 2 O) 153,5 (С6), 153,2 (С8), 146,1 (С2), 145,8 (С4), 109,8 (С5), 86,8 (д, J =6,6 Гц , C1′), 84,7 (д, J =8,3 Гц, C4′), 79,9 (д, J =2,8 Гц, C2′), 78,2 (C3′), 64,4 (д, J =4,4 Гц, C5′). HRMS ( M / M / Z ): [M-H + ] — для C 10 H 12 N 4 O 11 P 2 CALL 424.9900, найдено 424.9904. (Дополнительные рисунки 49–51).

Кристаллография

Одиночные рентгеновские дифракционные данные для 4b , Arabino- 1a , Lyxo-Furano- 1a , Lyxo-Pyrano- 1A , рибо- , арабино- , Арабино- 12А , Рибо- 12а , ксило- и 15 и 15 и 15 и 15 К α , λ =0.71073 Å). Данные были обработаны с использованием программного обеспечения Bruker SAINT V7.46A 62 . Все сборы данных проводились при низких температурах. Дифракционные данные для 16B , L- 16C , D- 16C , 17A , 17a , 17 9 и 20 и 20 и 20 и 20 и 20 (Cu K α излучение, λ =1,54184 Å). Данные обрабатывали с помощью программы CrysAlisPro 63 .Все дифракционные данные были получены при низких температурах. Кристаллические структуры расшифрованы прямыми методами (по программам SHELXS-97 или SHELXS-2014/7) 64 и уточнены методом наименьших квадратов по F2 (по программам SHELXS-97 или SHELXL-2014/7) 64 . Все неводородные атомы уточнены анизотропно. Атомы водорода, связанные с атомами кислорода и азота, уточнены изотропно в позициях, определенных на разностной карте Фурье, или в геометрически ограниченных позициях, тогда как атомы водорода, связанные с атомами углерода, уточнены изотропно в геометрически ограниченных позициях.По возможности абсолютная конфигурация каждой структуры определялась с помощью эффектов аномальной дисперсии, наблюдаемых при дифракционных измерениях хирального соединения (дополнительные кристаллографические файлы), для любых результатов, которые не были окончательными из-за отсутствия тяжелых атомов в молекуле, абсолютная конфигурация была устанавливается ссылкой на неизмененный хиральный центр в синтетической последовательности. Молекулярные структуры 4b , ликсо-фурано- 1a , ликсо-пирано- 1a , рибо- 1a , ксило- 1a и L-арабино-465244 показаны на дополнительном рисунке 2c.53, тогда как молекулярные структуры арабино- 12а , рибо- 12а показаны на рис. , D-арабино- 16c показаны на рис. 4, а молекулярные структуры 17A , 17I , 19 и 20 показаны на рис. сообщаемые кристаллические структуры приведены в дополнительных таблицах 3–7.

Доступность данных

Авторы заявляют, что данные, подтверждающие результаты этого исследования, доступны в документе и в файлах с дополнительной информацией. Все соответствующие данные можно получить у авторов по обоснованному запросу. Рентгенокристаллографические данные также были депонированы в Кембриджском центре кристаллографических данных (CCDC) под следующими номерами депонирования CCDC: ликсопирано- (1522012), Д-рибо- (1522013), Д-ксило- (1522014), Д-арабино- (1522014), 49024 , Д-арабино- 12а (1522017), Д-рибо- 12а (1522018), 15 (1522019), Д- 16б (1522020), Д- 25в 16c (1522024), D- 17 A (1522025), D- 17I (1522023), D- 19 (1522021) и D- 20 (152245).Их можно бесплатно получить в CCDC через www.ccdc.cam.ac.uk/data_request/cif.

Метаболизм пуринов и пиримидинов | Краткие медицинские знания

Синтез пиримидина

Построение структуры (

de novo синтез)
  • Сначала синтезируется пиримидиновое основание, а затем включается в нуклеотид (кольцо завершается до присоединения к рибозо-5-фосфату).
  • Источники атомов углерода и азота пиримидина:
    • Глутамин и бикарбонат вносят вклад N3 и C2 соответственно, которые объединяются с образованием карбамоилфосфата.
    • Аспартат вносит N1, C6, C5 и C4

Источники атомов углерода и азота в синтезе пиримидина

Изображение от Lecturio.

Шаг 1

Синтез карбамоилфосфата

  • Эта реакция происходит в цитоплазме.
  • Азот глутамина и углерод бикарбоната реагируют с образованием карбамоилфосфата.
  • Фермент: карбамоилфосфатсинтетаза II

Стадия 2

Синтез карбамоиласпартата

  • Стадия ограничения скорости
  • Карбамоилфосфат реагирует с аспартатом с образованием карбамоиласпартата.
  • Атомы C2 и N3 получены из карбамоилфосфата.
  • Фермент: аспартил транскарбамоилаза (atcase)
    • , активированные ATP
    • , ингибируемую CytiDine Triphosphate (CTP)

Ограничение скорости стадия пиримидинового синтеза:
Реакция преобразует карбамоил фосфат к карбамоилу аспартата, катализируемой аспартил транкарбамоилазой ( ATCase). Последующие реакции в конечном итоге приводят к конечному продукту, цитидинтрифосфату (ЦТФ). ATCase активируется АТФ и ингибируется CTP.

Изображение от Lecturio.

Шаг 3

Образование пиримидинового кольца

  • Молекула воды удаляется, и карбамоиласпартат превращается в кольцевое соединение (дигидрооротат).
  • Фермент: дигидрооротаза

Стадия 4

Окисление дигидрооротата

  • Удаление атомов водорода (дегидрирование) из положений C5 и C6 дает оротовую кислоту.
  • Фермент: дигидрооротатдегидрогеназа
  • Коэнзим: НАД

Этап 5

Образование оротидин-5-монофосфата (ОМФ)

  • Оротовая кислота + рибозо-5-фосфат → оротидинмонофосфат или оротидиловая кислота
  • PRPP является донором рибозо-5-фосфата.
  • Фермент: оротатфосфорибозилтрансфераза (OPRT)

Этап 6

Декарбоксилирование с образованием монофосфата уридина (UMP)

  • Оротидина монофосфат подвергается декарбоксилированию.
  • UMP получают удалением C1 в форме CO 2 , что делает уридин первым синтезированным пиримидином.
  • Фермент: OMP декарбоксилаза
  • На последующих стадиях образуются трифосфаты уридинтрифосфат (UTP) и цитидинтрифосфат (CTP).

Примечание. Два последних фермента этого пути, OPRT и OMP-декарбоксилаза, расположены на одном и том же полипептиде, UMP-синтазе . UMP-синтаза катализирует превращение оротовой кислоты в UMP.

Таблица: Резюме синтеза пиримидина de novo
Шаг Фермент Продукт
1 Карбамоилфосфатсинтетаза II Карбамоилфосфат
2 Аспартилтранскарбамоилаза* Карбамоил аспартат
3 Дигидрооротаза Дигидрооротовая кислота
4 Дигидрооротатдегидрогеназа Оротовая кислота
5 Оротатфосфорибозилтрансфераза ОМП
6 ОМР-декарбоксилаза Монофосфат уридина
* катализирует лимитирующую стадию
OMP: оротидин-5-монофосфат

Резюме по синтезу пиримидинов, ферменты:
1.CPS II: карбамоилфосфатсинтетаза II
2. АТСаза: аспартилтранскарбамоилаза
3. Дигидрооротаза
4. Дигидрооротат (DHO) дегидрогеназа
5. Оротатфосфорибозилтрансфераза
6. Оротидин-5-монофосфат (OMP) декарбоксилаза

Изображение от Lecturio.

Синтез трифосфата уридина и трифосфата цитидина

UTP и CTP используются в синтезе РНК.

UTP:

  • Стадия 1:
    • Фосфорилирование UMP с помощью АТФ дает уридиндифосфат (UDP)
    • Фермент: нуклеозидмонофосфаткиназа (UMP/CMP киназа)
  • АТФ.
  • Фермент: нуклеозиддифосфаткиназа (НДПК)

CTP:

  • UTP превращается в CTP (цитидинтрифосфат) путем добавления аминогруппы из глутамина.
  • Для этой реакции требуется АТФ.
  • Фермент: CTP-синтетаза
    • Активируется GTP
    • Ингибируется CTP

Синтез UTP и CTP (трифосфатов)

Изображение от Lecturio.

Дезоксирибонуклеотиды и тимин

ДНК отличается от РНК тем, что в ДНК есть дезоксирибоза вместо рибозы и тимин (5-метилурацил) вместо урацила.

дезоксирибонуклеотидов образуются из соответствующих им рибонуклеотидов.

  • Рибонуклеотидредуктазы (RNR) восстанавливают рибонуклеозиддифосфаты (NDP) до дезоксирибонуклеозиддифосфатов (dNDP).
  • dNDP, в свою очередь, превращаются в дезоксирибонуклеозидтрифосфаты (dNTP) с помощью нуклеозиддифосфаткиназы (NDPK).

Тимин представляет собой пиримидин, присутствующий в ДНК; таким образом, рибозная часть соответствующего нуклеотида требует восстановления.

  • Шаг 1:
    • UDP → Dudp
    • Фермент: Reductase
    • Шаг 2:
      • Dudp → Dutpk
      • Фермент: NDPK
  • Шаг 3:
    • Dutp → Deloxyuridine монофосфат (дамп)
    • Фермент: дифосфогидролаза dUTP
  • Стадия 4:
    • dUMP метилируется до дезокситимидинмонофосфата (dTMP).
    • Фермент: тимидилатсинтаза
    • Требуется метилентетрагидрофолат (в качестве донора метила)
  • Стадия 5:
    • dTMP фосфорилируется в dTTP (посредством АТФ).
    • Фосфорилирование происходит в 2 этапа.

Клиническая корреляция: 5-фторурацил: антиметаболитный агент (используемый при раке), который ингибирует тимидилатсинтазу и снижает синтез ДНК

Образование тимина в форме дезокситимидинтрифосфата (дТТФ)
dTDP: дезокситимидиндифосфат
dTMP: дезокситимидинмонофосфат
dTTP: дезокситимидинтрифосфат
dUDP: дифосфат дезоксиуридина
dUMP: дезоксиуридинмонофосфат
dUTPase: дезоксиуридинтрифосфатаза
НДПК: нуклеозиддифосфаткиназа
RNR: рибонуклеотидредуктаза
УДФ: монофосфат уридина

Изображение от Lecturio.

Регламент синтеза

  • Фермент, карбамоилфосфатсинтетаза (CPS) II на этапе 1: 
    • Активируется PRPP и АТФ
    • Ингибируется UTP и UDP
  • Фермент, ATCase на этапе 2 аллостерически ингибируется CTP.
  • Фермент OMP-декарбоксилаза (шаг 6) ингибируется UMP.
  • Внешние факторы включают аналоги пиримидина (используемые в качестве противоопухолевых средств):
    • 5-фторурацил
    • Капецитабин
    • Цитарабин
    • Гемцитабин
  • 90 пути утилизации 2-пиримидинов
    • Подобно пуринам, пиримидины рециклируются из промежуточных производных нуклеиновых кислот.
    • Реакции превращают рибонуклеозиды (уридин, цитидин) и дезоксирибонуклеозиды (тимидин, дезоксицитидин) в нуклеотиды.
    • Киназы или фосфорилтрансферазы катализируют перенос фосфорильной группы (от АТФ) к дифосфатам с образованием трифосфатов:
      • НДФ + АТФ → НТФ + АДФ
      • дНТФ + АТФ → дНТФ + АДФ
    9

    Синтез пиримидина

    Категории: Синтез N — Гетероциклы >

    Связанные:

    Последняя литература


    Окислительное аннелирование с участием анилинов, арилкетонов и ДМСО в качестве метиновый (=CH-) эквивалент, промотированный K 2 S 2 O 8 обеспечивает 4-арилхинолины, тогда как активация ацетофенонформамида конъюгаты позволяют синтезировать 4-арилпиримидины.
    С. Д. Джадхав, А. Сингх, Org. лат. , 2017 , 19 , 5673-5676.


    A ZnCl 2 — катализируемая трехкомпонентная реакция сочетания позволяет синтез различных 4,5-дизамещенных производных пиримидина в одну стадию из функционализированных енаминов, триэтилортоформиата и ацетата аммония. процедура может быть успешно применена для эффективного синтеза моно- и дизамещенные производные пиримидина с использованием производных метилкетона вместо энамины.
    Т. Сасада, Ф. Кобаяши, Н. Сакаи, Т. Конакахара, Орг. лат. , 2009 , 11 , 2161-2164.


    Простая в оперативном отношении региоселективная реакция кетонов, альдегидов или сложные эфиры с амидинами в присутствии TEMPO и готового на месте перерабатываемого комплекс железа (II) дает различные производные пиримидина с широким функциональным групповая толерантность. Реакции, вероятно, протекают через TEMPO комплексообразование/присоединение енамина/временное α-оккупация/β-TEMPO последовательность элиминации/циклизации.
    X.-Q. Чу, В.-Б. Цао, X.-P. Сюй, С.-Дж. Ji, J. Org. хим. , 2017 , 82 , 1145-1154.


    Промотируемое основанием межмолекулярное окисление с образованием связи C-N аллильного соединения C(sp 3 )-H и виниловый C(sp 2 )-H аллильных соединений с амидинами позволяет плавное образование полизамещенных пиримидинов в присутствии O 2 как единственный окислитель. Этот протокол включает защитную группу свободного азота. источники, хорошая устойчивость к функциональным группам, высокая атомная экономия и экологичность. преимущества.
    W. Guo, C. Li, J. Liao, F. Ji, D. Liu, W. Wu, H. Jiang, J. Org. хим. , 2016 , 81 , 5538-5546.


    Катализируемое Cu и опосредованное 4-HO-TEMPO [3 + 3] аннелирование коммерчески доступные амидины с насыщенными кетонами позволяют эффективно и легко синтез структурно важных пиримидинов посредством каскадной реакции окислительное дегидрирование/аннелирование/окислительная ароматизация.
    Ж.-Л. Чжан, М.-В. Ву, Ф. Чен, Б. Хан, Дж.Орг. хим. , 2016 , 81 , 11994-12000.


    Катализируемая медью циклизация кетонов с нитрилами позволяет легко, общий и экономичный синтез пиримидинов с различной функциональностью под основные условия. Реакция демонстрирует широкий спектр субстратов и допускает многие важные функциональные группы.
    Л. Су, К. Сунь, Н. Пан, Л. Лю, М. Сунь, Дж. Донг, Ю. Чжоу, С.-Ф. Инь, Орг. лат. , 2018 , 20 , 3399-3402.


    Региоселективный, катализируемый иридием многокомпонентный синтез пиримидинов из амидинов и до трех (разных) спиртов протекает через последовательность стадии конденсации и дегидрирования. В то время как этапы конденсации дезоксигенируют спиртовых компонентов дегидрирование приводит к ароматизации. PN 5 P-Ir-клещи комплексы наиболее эффективно катализируют этот устойчивый многокомпонентный процесс.
    Н. Дейбл, К. Амент, Р. Кемпе, Дж. Ам. хим. соц. , 2015 , 137 , 12804-12807.


    Перегруппировка пропаргиловых гидроксиламинов, катализируемая NaOH, позволяет стереоселективный доступ к Cbz-защищенным β-енаминонам. Последующий синтез пиримидины показывают синтетический потенциал этих β-енаминонов.
    Э. Гайон, М. Шимчик, Х. Грард, Э. Вранкен, Ж.-М. Campagne, J. Org. хим. , 2012 , 77 , 9205-9220.


    Способ синтеза 2-замещенных пиримидин-5-карбоновых эфиров описан.Натриевая соль 3,3-диметокси-2-метоксикарбонилпропен-1-ола было обнаружено, что он реагирует с различными солями амидиния с образованием соответствующие сложные эфиры 2-замещенных пиримидин-5-карбоновых кислот.
    П. Жичкин, Д. Дж. Фэрфакс, С. А. Эйзенбейн, Синтез , 2002 , 720-722.


    Прямая конденсация производных цианистой кислоты с N -винил/арил амиды дают соответствующие C4-гетероатом замещенные пиримидины. Использование бромистого циана и тиоцианатометана в этой химии обеспечивает универсальное азагетероциклы готовы к дальнейшей дериватизации.
    О.К. Ахмад, М.Д. Хилл, М. Мовассаги, J. Org. хим. , 2009 , 74 , 8460-8463.


    Новый и эффективный синтез пиримидина из β-формиленамида включает хлорид самария катализировала циклизацию β-формиленамидов с использованием мочевины в качестве источник аммиака под микроволновым излучением.
    М. Г. Бартакур, М. Бортакур, П. Деви, С. Дж. Сайкия, А. Сайкия, У. Бора, А. Chetia, RC Boruah, Synlett , 2007 , 223-226.


    Сочетание хлорангидридов с концевыми алкинами с использованием одного эквивалента триэтиламин в условиях Соногаширы с последующим добавлением аминов или солей амидиния в промежуточные алкиноны позволяет прямой доступ к энаминонам и пиримидинам в мягких условиях и с отличными урожаями.
    А. С. Карпов, Т. Дж. Дж. Мюллер, Синтез , 2003 , 2815-2826.


    Одностадийная конверсия различных N -виниловых и N -ариламидов к соответствующим производным пиримидина и хиназолина включает амид активация 2-хлорпиридином и ангидридом трифторметансульфокислоты с последующим добавлением нитрила к реакционноспособному промежуточному продукту и циклоизомеризация.
    М. Мовассаги, М. Д. Хилл, Дж. Ам. хим. соц. , 2006 , 128 , 14254-14255.


    Ультразвуковое облучение способствовало циклоконденсации β-кетоэфиров и амидины с выходом от хорошего до превосходного с образованием сильно замещенных 4-пиримидинолов. Последующее ультразвуковое тозилирование с последующей Сузуки-Мияурой. кросс-сочетание дает 4-арилпиримидины.
    М. Видаль, М. Гарка-Арриагада, М. К. Резенде, М. Домнгес, Синтез , 2016 , 48 , 4246-4252.


    Катализируемые TFA реакции Дильса-Альдера с обратной потребностью в электронах (IEDDA) электронодефицитные 1,3,5-триазины и электронодефицитные альдегиды/кетоны дают высокофункционализированные пиримидины в виде продуктов с хорошими выходами. реакции включают каскад ступенчатой ​​обратной потребности в электронах гетеро-реакции Дильса-Альдера (ihDA), за которыми следуют ретро-реакции Дильса-Альдера (rDA) реакции и выделение воды. Кислота требуется как для ihDA, так и для rDA. реакции.
    К. Ян, К. Данг, П.-Дж. Цай, Ю. Гао, З.-Х. Ю, X. Бай, J. Org. хим. , 2017 , 82 , 2336-2344.


    Безметалловый метод обеспечивает очень практичный и эффективный подход к 2,6-дизамещенные 4-фторпиримидины с очень хорошими выходами из легко доступный α-CF 3 арилкетоны и различные гидрохлориды амидина в мягких условиях.
    Ф. Лю, С. Чжан, К. Цянь, К. Ян, Синтез , 2020 , 52 , 273-280.


    Реакция трифторированных 2-броменонов с арил- и алкиламидинами обеспечивает трифторметилированные пиримидины с очень хорошими выходами через аза-михаэль каскад присоединения-внутримолекулярной циклизации-дегидрогалогенирования/дегидратации реакция. Эта стратегия предлагает высокую селективность и мягкие условия реакции.
    А.Р. Романов, А.Ю. Рулев, А.В. Попов, Е.В. Кондрашов, С.В. Зинченко, Синтез , 2020 , 52 , 1512-1522 гг.


    Синтезирован массив тетразамещенных предельных конденсированных пиримидинов посредством простой и эффективной операции с одним баком. Стратегическое использование группа N -PMB позволила создать широкий ассортимент N -винила исходные материалы третичных енамидов. Это означает гибкий подход к функционализированные пиримидины, способные управлять кетоном, хлорангидрид или нитрильные реакционные партнеры.
    А. А. Эстрада, Дж.П. Лиссикатос, Ф. Сен-Жан, П. Бержерон, Synlett , 2011 , 2387-2391.

    C-5 Замещенные пиримидиновые нуклеотиды/нуклеозиды: последние достижения в области синтеза, функционализации и применения

    Название: C-5 Замещенные пиримидиновые нуклеотиды/нуклеозиды: последние достижения в области синтеза, функционализации и применения

    Объем: 23 Выпуск: 13

    Автор(ы): Мутиан Шанмугасундарам, Аннамалай Сентилвелан и Анилкумар Р.Коре*

    Принадлежность:

    • Life Sciences Solutions Group, Thermo Fisher Scientific, 2130 Woodward Street, Austin, TX 78744-1832, United States

    Ключевые слова: пиримидиновый нуклеозид, пиримидиновый нуклеотид, флуоресцентный зонд, ДНК, палладий-катализатор, клик-химия, антирак, противовирусное средство.

    Abstract: Химия C5-замещенного пиримидинового нуклеотида служит универсальным молекулярным биологический зонд для включения ДНК / РНК, который был вовлечен в различные приложения молекулярной биологии, такие как экспрессия генов, хромосомы и мРНК Эксперимент по флуоресцентной гибридизации in situ (FISH), обнаружение мутаций на матрицах и микрочипы, ОТ-ПЦР in situ и ПЦР.Помимо замещенного С5 пиримидинового нуклеотида, С5-замещенный пиримидиновый нуклеозид обладает широким спектром биологического применения. такие как антибактериальная, противовирусная и противораковая активность. Этот обзор посвящен недавнее развитие в синтезе аминоаллилпиримидиновых нуклеотидов, аминопропаргил пиримидиновый нуклеотид, флуоресцентные зонды, содержащие С5-замещенный пиримидиновый нуклеотид, 2′-дезоксицитидиннуклеозид, содержащий модификацию винилсульфонамида и акриламида, C5-алкенил, C5-алкинил и C5-арилпиримидиннуклеозиды посредством реакции, катализируемой палладием, пиримидиновый нуклеозид, содержащий триазольный фрагмент посредством реакции Click, 5-изоксазол-3-ил-пиримидиновый нуклеозид, Модифицированный азидом C5 пиримидиновый нуклеозид, 2′-дезоксицитидиновый нуклеотид, содержащий фоторасщепляемый фрагмент, и нуклеозид уридина, содержащий германин, и их биологическое применение.

    Метаболизм пиримидинов

    Хотя и пиримидины, и пурины являются компонентами нуклеиновых кислот, они образуются по-разному. Точно так же продукты деградации пиримидинов более растворимы в воде, чем продукты деградации пуринов.

    Биосинтез пиримидина

    В отличие от биосинтеза пуринов, пиримидиновое кольцо синтезируется до его конъюгации с PRPP. Первая реакция представляет собой конъюгацию карбамоилфосфата и аспартата с образованием N-карбамоиласпартата.Карбамоилфосфатсинтетаза, используемая в биосинтезе пиримидина, находится в цитоплазме, в отличие от карбамоилфосфата, используемого в синтезе мочевины, который вырабатывается в митохондриях. Фермент, который осуществляет реакцию, представляет собой аспартатранскарбамоилазу, фермент, который строго регулируется.

                                                                               Рисунок 1

    Второй реакцией является замыкание цикла с образованием дигидрооротовой кислоты под действием фермента дигидрооротазы.Этот кольцевой продукт содержит 6-членное кольцо с азотом и углеродом, расположенным в тех же положениях, что и в зрелом пиримидиновом кольце.

    Третья реакция – это окисление кольца с образованием связи углерод-углерод. Восстанавливающие эквиваленты переносятся на кофактор флавина фермента дигидрооротатдегидрогеназы. Продукт оротовая кислота .

    В-четвертых, оротатное кольцо переносится на фосфорибозилпирофосфат (PRPP) с образованием 5′-рибозофосфата, оротидиловой кислоты .

    Наконец, оротидилат декарбоксилируется с образованием UMP, который, конечно же, содержит одно из оснований РНК. Клеточные киназы превращают UMP в UTP. Перенос амидо-азота от глутамина с помощью CTP-синтетазы превращает UTP в CTP; в этой реакции используется высокоэнергетический фосфат АТФ.

    Управление

    Синтез пиримидина контролируется на первой обязательной стадии. АТФ стимулирует аспартатранскарбамоилазную реакцию, а ЦТФ ингибирует ее. CTP является ингибитором пути обратной связи, а ATP является активатором с прямой связью .Эта регуляция гарантирует, что существует сбалансированный запас пуринов и пиримидинов для РНК и синтеза.

    Эукариотические организмы содержат многофункциональный фермент с активностью карбамоилфосфатсинтетазы, аспартатранскарбамоилазы и дигидрооротазы. Два механизма контролируют этот фермент. Во-первых, существует контроль на уровне синтеза ферментов; транскрипция гена фермента снижается, если присутствует избыток пиримидинов. Во-вторых, контроль существует на уровне обратной связи торможения пиримидиновыми нуклеотидами.Этот фермент также является примером феномена метаболических каналов : аспартат, аммиак и углекислый газ входят в фермент и выходят в виде оротовой кислоты.

    .

0 comments on “Синтез пиримидиновых оснований: Синтез пиримидиновых нуклеотидов линейный

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.