stringtranslate.com

Полиамин

Полиамин — это органическое соединение , имеющее более двух аминогрупп . Алкилполиамины встречаются в природе, но некоторые из них являются синтетическими. Алкилполиамины бесцветны, гигроскопичны и растворимы в воде. При pH, близком к нейтральному, они существуют в виде производных аммония. [1] Большинство ароматических полиаминов представляют собой кристаллические твердые вещества при комнатной температуре.

Натуральные полиамины

Низкомолекулярные линейные полиамины встречаются во всех формах жизни. Главными примерами являются триамин спермидин и тетраамин спермин . Они структурно и биосинтетически связаны с диаминами путресцином и кадаверином . Метаболизм полиаминов регулируется активностью фермента орнитиндекарбоксилазы (ODC). [2] Полиамины в высоких концентрациях встречаются в мозге млекопитающих . [3]

Синтетические полиамины

Этиленамины представляют собой коммерчески важный класс синтетических полиаминов с этиленовыми ( −CH 2 CH 2 − связями); мировые производственные мощности оценивались в 385 000 тонн в 2001 году. [4] Они являются химическими промежуточными продуктами, часто используемыми для производства поверхностно-активных веществ и в качестве сшивающих агентов для эпоксидных смол. [5] Некоторые интересные представители этого класса включают:

Другие синтетические полиамины включают 1,3,5-триазинан (не путать с 1,3,5-триазином ) и N-замещенные аналоги. Метиленовые ( −CH 2 ) связи получены из формальдегида . Продукт реакции моноэтаноламина и формальдегида известен в промышленности как «триазин MEA» (на самом деле это триазинан), и он служит водорастворимым поглотителем сероводорода . [7] Гексаметилентетрамин (гексамин) — еще один продукт формальдегида и аммиака, который имеет различные применения в промышленности. В стране он используется в качестве твердого топлива для кемпинга. В лаборатории он реагирует с алкилгалогенидами для селективного получения первичных аминов в реакции Делепина .

Биологическая функция

Хотя известно, что биосинтез полиаминов строго регулируется, биологическая функция полиаминов изучена лишь частично. В своей катионной аммониевой форме они связываются с ДНК , а по структуре представляют собой соединения с катионами, которые находятся на регулярном расстоянии друг от друга (в отличие от Mg2+или Ca2+, которые являются точечными зарядами). Было также обнаружено, что они действуют как промоторы запрограммированного сдвига рамки рибосомы во время трансляции. [8]

Ингибирование биосинтеза полиаминов замедляет или останавливает рост клеток . Подача экзогенных полиаминов восстанавливает рост этих клеток. Большинство эукариотических клеток экспрессируют полиамин-транспортирующую АТФазу на своей клеточной мембране , что облегчает интернализацию экзогенных полиаминов. Эта система очень активна в быстро пролиферирующих клетках и является целью некоторых химиотерапевтических препаратов, которые в настоящее время находятся в стадии разработки. [9]

Полиамины также являются модуляторами различных ионных каналов , включая рецепторы NMDA и рецепторы AMPA . Они блокируют внутренние выпрямляющие калиевые каналы , так что токи каналов выпрямляются внутрь, тем самым клеточная энергия, т.е. K+
ионный градиент через клеточную мембрану, сохраняется. Кроме того, полиамины участвуют в инициировании экспрессии SOS-ответа оперона колицина E7 и снижают регуляцию белков, которые необходимы для поглощения колицина E7, тем самым давая преимущество в выживании колицин-продуцирующей E. coli в условиях стресса. [10]

Полиамины могут повышать проницаемость гематоэнцефалического барьера . [11]

Они участвуют в модуляции старения органов растений и поэтому считаются растительными гормонами . [12] Кроме того, они напрямую участвуют в регуляции запрограммированной гибели клеток. [13]

Репарация ДНК, направленная на гомологию

Полиамины способствуют восстановлению двухцепочечных разрывов (DSB), опосредованному гомологичной рекомбинацией (HR) . [14] Полиамины усиливают активность обмена цепями ДНК рекомбиназы RAD51 . Истощение полиаминов сенсибилизирует клетки к генотоксичным веществам, таким как ионизирующее излучение и ультрафиолетовое излучение. Влияние полиаминов на RAD51 возникает из-за их способности усиливать захват гомологичной дуплексной ДНК и способствовать опосредованному RAD-51 гомологичному спариванию ДНК и обменной активности. [14] Полиамины, по-видимому, играют эволюционно консервативную роль в регуляции активности рекомбиназы.

Биосинтез спермидина, спермина, термоспермина

Биосинтез спермидина и спермина из путресцина. Ado = 5'-аденозил

Спермидин синтезируется из путресцина, используя аминопропильную группу из декарбоксилированного S -аденозил-L-метионина (SAM), S -аденозилметионинамина . Реакция катализируется спермидинсинтазой . [15]

Спермин синтезируется в результате реакции спермидина с SAM в присутствии фермента сперминсинтазы .

Полиамины подвергаются быстрому взаимопревращению в полиаминовом цикле, в котором путресцин приводит к синтезу спермидина и спермина, с деградацией этих полиаминов с образованием путресцина, который может начать цикл снова. [15]

Термоспермин ( NH 2 −(CH 2 ) 3 −NH−(CH 2 ) 3 −NH−(CH 2 ) 4 −NH 2 ) является структурным изомером спермина и новым типом регулятора роста растений. Он производится из спермидина под действием термосперминсинтазы , которая кодируется геном под названием ACAULIS5 (ACL5). [16]

Аналоги полиаминов

Критическая роль полиаминов в росте клеток привела к разработке ряда агентов, которые мешают метаболизму полиаминов. Эти агенты используются в терапии рака . Аналоги полиаминов повышают уровень p53 в клетке, что приводит к ограничению пролиферации и апоптозу . [17] Он также снижает экспрессию эстрогенового рецептора альфа в ER-положительном раке груди. [18]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Эллер, Карстен; Хенкес, Эрхард; Россбахер, Роланд; Хёке, Хартмут (2005). «Амины алифатические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a02_001. ISBN 978-3527306732.
  2. ^ Pegg, AE; McCann, PP (1982). «Метаболизм и функция полиаминов». American Journal of Physiology . 243 (5): 212–221. doi :10.1152/ajpcell.1982.243.5.C212. PMID  6814260. S2CID  21063248.
  3. ^ Seiler, N. (1982). "Полиамины". В Lajtha, A. (ред.). Химическая и клеточная архитектура . Справочник по нейрохимии. Том 1 (2-е изд.). Springer. стр. 223–255. doi :10.1007/978-1-4757-0614-7_9. ISBN 978-1-4757-0614-7.
  4. ^ Шривасан Шридхар; Ричард Г. Картер (2001). «Диамины и высшие амины, алифатические». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . Нью-Йорк: John Wiley. doi :10.1002/0471238961.0409011303011820.a01.pub2. ISBN 9780471238966.
  5. ^ Лоуренс, Стивен А. (2004). Амины: синтез, свойства и применение. Cambridge University Press. стр. 64. ISBN 978-0-521-78284-5.
  6. ^ Хейнс, РК; Фонвиллер, СК; Людерер, МР (2006). "N,N,N′,N′-Тетраметилэтилендиамин". В Paquette, Л. (ред.).N , N , N ′, N ′-Тетраметилэтилендиамин . Энциклопедия реагентов для органического синтеза . Wiley. doi :10.1002/047084289X.rt064.pub2. ISBN 0-471-93623-5.
  7. ^ GN Taylor; JJ Wylde; T. Müller; J Murison; F. Schneider (2017). Свежий взгляд на механизм удаления H2S MEA-Triazine против MMA-Triazine . Международная конференция SPE по нефтепромысловой химии. Монтгомери, Техас. doi : 10.2118/184529-MS.
  8. ^ Рато C; Амирова SR; Бейтс DG; Стэнсфилд I; Уоллес HM (июнь 2011 г.). «Трансляционная перекодировка как регулятор обратной связи: системные подходы выявляют полиамин-специфические эффекты на антизимный рибосомальный сдвиг рамки». Nucleic Acids Res . 39 (11): 4587–97. doi :10.1093/nar/gkq1349. PMC 3113565. PMID  21303766 . 
  9. ^ Wang C, Delcros JG, Cannon L, Konate F, Carias H, Biggerstaff J, Gardner RA, Phanstiel IV O (ноябрь 2003 г.). «Определение молекулярных требований для селективной доставки полиаминовых конъюгатов в клетки, содержащие активные полиаминовые транспортеры». J Med Chem . 46 (24): 5129–38. doi :10.1021/jm030223a. PMID  14613316.
  10. ^ Yi-Hsuan Pan; Chen-Chung Liao (май 2006 г.). «Критическая роль полиаминов, регулирующих выработку ColE7 и ограничивающих поглощение ColE7 колицин-продуцирующей Escherichia coli». J. Biol. Chem . 281 (19): 13083–91. doi : 10.1074/jbc.M511365200 . PMID  16549429.
  11. ^ Zhang L, Lee HK, Pruess TH, White HS, Bulaj G (март 2009). «Синтез и применение остатков полиаминов аминокислот: улучшение биологической активности анальгетического нейропептида, нейротензина». J. Med. Chem . 52 (6): 1514–7. doi :10.1021/jm801481y. PMC 2694617. PMID  19236044 . 
  12. ^ Pandey S, Ranade SA, Nagar PK, Kumar N (сентябрь 2000 г.). «Роль полиаминов и этилена как модуляторов старения растений». J. Biosci . 25 (3): 291–9. doi :10.1007/BF02703938. PMID  11022232. S2CID  21925829.
  13. ^ Moschou, PN; Roubelakis-Angelakis, KA (11 ноября 2013 г.). «Полиамины и запрограммированная смерть клеток». Журнал экспериментальной ботаники . 65 (5): 1285–96. doi : 10.1093/jxb/ert373 . PMID  24218329.
  14. ^ ab Lee CY, Su GC, Huang WY, Ko MY, Yeh HY, Chang GD, Lin SJ, Chi P (январь 2019 г.). "Продвижение гомологически-направленной репарации ДНК полиаминами". Nat Commun . 10 (1): 65. Bibcode : 2019NatCo..10...65L. doi : 10.1038/s41467-018-08011-1. PMC 6325121. PMID  30622262 . 
  15. ^ ab Pál M, Szalai G, Janda T (2015). «Предположение: полиамины важны в абиотической стрессовой сигнализации» (PDF) . Plant Science . 237 : 16–23. Bibcode :2015PlnSc.237...16P. doi :10.1016/j.plantsci.2015.05.003. PMID  26089148.
  16. ^ Takano, A; Kakehi, J; Takahashi, T (апрель 2012 г.). «Термоспермин не является второстепенным полиамином в растительном царстве». Plant Cell Physiol . 53 (4): 606–16. doi : 10.1093/pcp/pcs019 . PMID  22366038.
  17. ^ Хуан, Йи; Пледжи, Эллисон; Рубин, Этель; Мартон, Лоренс Дж.; Востер, Патрик М.; Сукумар, Сарасвати; Касеро, Роберт А.; Дэвидсон, Нэнси Э. (сентябрь 2005 г.). «Роль p53/p21(Waf1/Cip1) в регуляции ингибирования роста, вызванного аналогом полиамина, и гибели клеток в клетках рака молочной железы человека». Cancer Biology & Therapy . 4 (9): 1006–13. doi :10.4161/cbt.4.9.1970. PMC 3639297 . PMID  16131835. 
  18. ^ Хуан, Y; Кин, JC; Пледжи, A; Мартон, LJ; Чжу, T; Сукумар, S; Парк, BH; Блэр, B; Бреннер, K; Касеро, RA младший; Дэвидсон, NE (2006). «Аналоги полиамина снижают экспрессию рецептора эстрогена альфа в клетках рака молочной железы человека». J Biol Chem . 281 (28): 19055–63. doi : 10.1074/jbc.M600910200 . PMC 3623667. PMID  16679312 . 

Внешние ссылки