stringtranslate.com

L-ДОФА

l -ДОФА , также известный как l -3,4-дигидроксифенилаланин и используемый в медицине как леводопа , производится и используется как часть нормальной биологии некоторых растений [2] и животных, включая человека. Люди, а также часть других животных, которые используют l -ДОФА, производят его посредством биосинтеза из аминокислоты l -тирозина .

l -ДОФА является предшественником нейротрансмиттеров дофамина , норэпинефрина (норадреналина) и эпинефрина (адреналина), которые вместе известны как катехоламины . Кроме того, сам l -ДОФА опосредует высвобождение нейротрофических факторов мозгом и ЦНС. [3] [4] В некоторых семействах растений (порядка Caryophyllales ) l -ДОФА является центральным предшественником биосинтетического пути, который производит класс пигментов, называемых беталаинами . [5]

l -ДОФА может быть изготовлена ​​и в чистом виде продана как лекарственное средство с МННПодсказка Международное непатентованное название леводопа . Торговые названия включают Sinemet, Pharmacopa, Atamet и Stalevo. В качестве лекарственного средства используется в клиническом лечении болезни Паркинсона и дистонии, реагирующей на дофамин .

l -ДОФА имеет аналог с противоположной хиральностью , d -ДОФА . Как и для многих молекул, организм человека производит только один из этих изомеров ( форму l -ДОФА). Энантиомерную чистоту l - ДОФА можно проанализировать путем определения оптического вращения или с помощью хиральной тонкослойной хроматографии . [6]

Биологическая роль

l -ДОФА вырабатывается из аминокислоты l -тирозина ферментом тирозингидроксилазой . l -ДОФА может действовать как миметик l -тирозина и включаться в белки клетками млекопитающих вместо l -тирозина, генерируя in vitro устойчивые к протеазе и склонные к агрегации белки , а также может способствовать нейротоксичности при хроническом введении l -ДОФА. [10] Он также является предшественником моноаминных или катехоламиновых нейромедиаторов дофамина, норэпинефрина (норадреналина) и эпинефрина (адреналина). Дофамин образуется путем декарбоксилирования l -ДОФА декарбоксилазой ароматических l -аминокислот (AADC).

l- ДОФА может напрямую метаболизироваться катехол -O -метилтрансферазой в 3- O -метилдофу , а затем далее в ванилинокислую кислоту. Этот метаболический путь отсутствует в здоровом организме, но становится важным после периферического введения l -ДОФА пациентам с болезнью Паркинсона или в редких случаях у пациентов с дефицитом фермента AADC. [11]

l -фенилаланин, l -тирозин и l -ДОФА являются предшественниками биологического пигмента меланина . Фермент тирозиназа катализирует окисление l - ДОФА до реактивного промежуточного допахинона , который реагирует дальше, в конечном итоге приводя к олигомерам меланина . Кроме того, тирозиназа может преобразовывать тирозин непосредственно в l -ДОФА в присутствии восстановителя, такого как аскорбиновая кислота . [12]

История

L -дофа была впервые выделена из семян растения Vicia faba или конских бобов в 1913 году швейцарским биохимиком Маркусом Гуггенхаймом. [13]

Нобелевская премия по химии 2001 года также была связана с l -ДОФА: Нобелевский комитет присудил четверть премии Уильяму С. Ноулзу за его работу по хирально катализируемым реакциям гидрирования , наиболее известным примером которой был синтез l -ДОФА. [14] [15] [16]

Синтез l -ДОФА путем гидрирования с C2 - симметричным дифосфином.

Другие организмы

Морская адгезия

l -ДОФА является ключевым соединением в образовании морских адгезивных белков, таких как те, что обнаружены в мидиях . [17] [18] Считается, что он отвечает за водостойкость и способность этих белков быстро затвердевать. l -ДОФА также может использоваться для предотвращения обрастания поверхностей путем связывания противообрастающих полимеров с восприимчивым субстратом . [19] Универсальная химия l -ДОФА может быть использована в нанотехнологиях. [20] Например, было обнаружено, что самоорганизующиеся пептиды, содержащие ДОФА, образуют функциональные наноструктуры, адгезивы и гели. [21] [22] [23] [24]

Растения и окружающая среда

В растениях L-ДОФА действует как аллелохимическое вещество , которое подавляет рост определенных видов, и вырабатывается и секретируется несколькими видами бобовых, такими как конские бобы Vicia faba и бархатные бобы Mucuna pruriens . [25] Его действие сильно зависит от pH и реакционной способности железа в почве. [26]

Использовать в качестве лекарства и добавки

L -ДОФА используется в медицине под названием леводопа при лечении болезни Паркинсона и некоторых других медицинских состояний. Обычно он используется в сочетании с периферически селективным ингибитором ароматической L -аминокислотной декарбоксилазы (AAAD), таким как карбидопа или бенсеразид . Эти агенты увеличивают силу и продолжительность действия леводопы. Комбинированные составы включают леводопа/карбидопа и леводопа/бенсеразид , а также леводопа/карбидопа/энтакапон .

L -ДОФА содержится в больших количествах в мукуне жгучей (бархатной фасоли) и продается без рецепта в качестве пищевой добавки .

Ссылки

  1. ^ Howard ST, Hursthouse MB, Lehmann CW, Poyner EA (1995). «Экспериментальное и теоретическое определение электронных свойств Ldopa». Acta Crystallogr. B . 51 (3): 328–337. Bibcode :1995AcCrB..51..328H. doi :10.1107/S0108768194011407. S2CID  96802274.
  2. ^ Cohen PA, Avula B, Katragunta K, Khan I (октябрь 2022 г.). «Содержание леводопы в добавках Mucuna pruriens в базе данных пищевых добавок NIH». JAMA Neurology . 79 (10): 1085–1086. doi :10.1001/jamaneurol.2022.2184. PMC 9361182. PMID  35939305 . 
  3. ^ Lopez VM, Decatur CL, Stamer WD, Lynch RM, McKay BS (сентябрь 2008 г.). "L-DOPA является эндогенным лигандом для OA1". PLOS Biology . 6 (9): e236. doi : 10.1371/journal.pbio.0060236 . PMC 2553842. PMID  18828673 . 
  4. ^ Хиросима Ю., Миямото Х., Накамура Ф., Масукава Д., Ямамото Т., Мураока Х. и др. (январь 2014 г.). «Белок глазного альбинизма 1 является сиротским GPCR GPR143 и опосредует депрессорные и брадикардические реакции на ДОФА в одиночном ядре тракта». Британский журнал фармакологии . 171 (2): 403–14. дои : 10.1111/bph.12459. ПМЦ 3904260 . ПМИД  24117106. 
  5. ^ Polturak G, Breitel D, Grossman N, Sarrion-Perdigones A, Weithorn E, Pliner M и др. (2016). «Выяснение первого предопределенного шага в биосинтезе беталаина позволяет гетерологичную инженерию пигментов беталаина в растениях». New Phytol . 210 (1): 269–283. doi : 10.1111/nph.13796 . PMID  26683006.
  6. ^ Martens J, Günther K, Schickedanz M (1986). «Разделение оптических изомеров тонкослойной хроматографией: энантиомерная чистота метилдопы». Arch. Pharm. 319 (6): 572–574. doi :10.1002/ardp.19863190618. S2CID  97903386.
  7. ^ Бродли К.Дж. (март 2010 г.). «Сосудистые эффекты следовых аминов и амфетаминов». Фармакология и терапия . 125 (3): 363–375. doi :10.1016/j.pharmthera.2009.11.005. PMID  19948186.
  8. ^ Линдеманн Л., Хёнер М. К. (май 2005 г.). «Возрождение следовых аминов, вдохновленное новым семейством GPCR». Тенденции в фармакологических науках . 26 (5): 274–281. doi :10.1016/j.tips.2005.03.007. PMID  15860375.
  9. ^ Wang X, Li J, Dong G, Yue J (февраль 2014). «Эндогенные субстраты CYP2D мозга». European Journal of Pharmacology . 724 : 211–218. doi :10.1016/j.ejphar.2013.12.025. PMID  24374199.
  10. ^ Роджерс К. Дж. (март 2014 г.). «Небелковые аминокислоты и нейродегенерация: враг внутри». Экспериментальная неврология . 253 : 192–196. doi : 10.1016/j.expneurol.2013.12.010. PMID  24374297. S2CID  2288729.
  11. ^ Hyland K, Clayton PT (декабрь 1992 г.). «Дефицит ароматической L-аминокислотной декарбоксилазы: диагностическая методология» (PDF) . Клиническая химия . 38 (12): 2405–10. doi : 10.1093/clinchem/38.12.2405 . PMID  1281049. Архивировано из оригинала (PDF) 7 июня 2011 г. . Получено 16 октября 2008 г. .
  12. ^ Ito S, Kato T, Shinpo K, Fujita K (сентябрь 1984 г.). «Окисление остатков тирозина в белках тирозиназой. Образование связанных с белком 3,4-дигидроксифенилаланина и 5-S-цистеинил-3,4-дигидроксифенилаланина». The Biochemical Journal . 222 (2): 407–11. doi :10.1042/bj2220407. PMC 1144193 . PMID  6433900. 
  13. ^ Оваллат С, Султана Б (2017). «Леводопа: история и терапевтическое применение». Анналы Индийской академии неврологии . 20 (3): 185–189. doi : 10.4103 /aian.AIAN_241_17 . PMC 5586109. PMID  28904446. 
  14. ^ Knowles WS (1983). «Асимметричное гидрирование». Accounts of Chemical Research . 16 (3): 106–112. doi :10.1021/ar00087a006.
  15. ^ "Синтетическая схема для полного синтеза ДОФА, L- (Монсанто)". UW Madison, Department of Chemistry . Получено 30 сентября 2013 г.
  16. ^ Knowles WS (март 1986 г.). «Применение металлоорганического катализа к коммерческому производству L-ДОФА». Журнал химического образования . 63 (3): 222. Bibcode : 1986JChEd..63..222K. doi : 10.1021/ed063p222.
  17. ^ Waite JH, Andersen NH, Jewhurst S, Sun C (2005). «Адгезия мидий: поиск трюков, достойных подражания». J Adhesion . 81 (3–4): 1–21. doi :10.1080/00218460590944602. S2CID  136967853.
  18. ^ «Исследование раскрывает подробности цепких связей мидий». Science Daily. 16 августа 2006 г. Получено 30 сентября 2013 г.
  19. ^ "Mussel Adhesive Protein Mimetics". Архивировано из оригинала 29 мая 2006 г.
  20. ^ Giuri D, Ravarino P, Tomasini C (июнь 2021 г.). «L-Dopa в малых пептидах: удивительная функциональность для формирования супрамолекулярных материалов». Органическая и биомолекулярная химия . 19 (21): 4622–4636. doi : 10.1039/D1OB00378J. hdl : 11585/840774 . PMID  33978030. S2CID  234474122.
  21. ^ Fichman G, Adler-Abramovich L, Manohar S, Mironi-Harpaz I, Guterman T, Seliktar D, et al. (Июль 2014). «Бесшовное металлическое покрытие и поверхностная адгезия самоорганизующихся биоинспирированных наноструктур на основе пептидного мотива ди-(3,4-дигидрокси-L-фенилаланин)». ACS Nano . 8 (7): 7220–7228. doi :10.1021/nn502240r. PMC 4108209. PMID  24936704 . 
  22. ^ Fichman G, Guterman T, Adler-Abramovich L, Gazit E (август 2014 г.). «Использование модуля минимального распознавания кальцитонина для проектирования содержащих ДОФА фибриллярных сборок». Nanomaterials . 4 (3): 726–740. doi : 10.3390/nano4030726 . PMC 5304689 . PMID  28344244. 
  23. ^ Fichman G, Andrews C, Patel NL, Schneider JP (октябрь 2021 г.). «Антибактериальные гелевые покрытия, вдохновленные скрытой функцией пептида биссуса мидий». Advanced Materials . 33 (40): e2103677. Bibcode :2021AdM....3303677F. doi :10.1002/adma.202103677. PMC 8492546 . PMID  34423482. 
  24. ^ Maity S, Nir S, Zada ​​T, Reches M (октябрь 2014 г.). «Самосборка трипептида в функциональное покрытие, устойчивое к загрязнению». Chemical Communications . 50 (76): 11154–11157. doi :10.1039/C4CC03578J. PMID  25110984.
  25. ^ Fujii Y, Shibuya T, Yasuda T (1991). «L-3,4-дигидроксифенилаланин как аллелохимический кандидат из Mucuna pruriens (L.) DC. var. utilis». Сельскохозяйственная и биологическая химия . 55 (2): 617–618. doi :10.1080/00021369.1991.10870627.
  26. ^ Hsieh EJ, Liao SW, Chang CY, Tseng CH, Wang SL, Grillet L (2023). «L-ДОФА вызывает накопление железа в корнях Ipomoea aquatica и Arabidopsis thaliana в зависимости от pH». Botanical Studies . 64 (24): 617–618. Bibcode :2023BotSt..64...24H. doi : 10.1186/s40529-023-00396-7 . PMC 10449704 . PMID  37620733.