Сульфатирование — это химическая реакция , которая влечет за собой добавление группы SO 3 . В принципе, многие сульфатирования включают реакции триоксида серы (SO 3 ). На практике большинство сульфатирований осуществляются менее непосредственно. Независимо от механизма, установка сульфатоподобной группы на субстрате приводит к существенным изменениям.
Сульфатирование — это процесс, используемый для удаления «серы» из сжигания ископаемого топлива. Цель состоит в том, чтобы свести к минимуму загрязнение от сжигаемых газов. Сжигание серосодержащего топлива выделяет диоксид серы , который в атмосфере окисляется до эквивалента серной кислоты , которая является едкой. Чтобы свести к минимуму проблему, сжигание часто проводят в присутствии оксида кальция или карбоната кальция, которые прямо или косвенно связывают диоксид серы и некоторое количество кислорода, образуя сульфит кальция . [1] Чистая реакция выглядит следующим образом:
или чистая реакция - сульфатирование, присоединение SO 3 :
В идеальном сценарии сульфат кальция (гипс) используется в качестве строительного материала или, что менее желательно, вывозится на свалку.
Сульфатирование широко используется в производстве потребительских товаров, таких как моющие средства, шампуни и косметика. Поскольку сульфатная группа является высокополярной, ее сопряжение с липофильным «хвостом» придает поверхностно-подобные свойства. Хорошо известными сульфатами являются лаурилсульфат натрия и лауретсульфат натрия . [2]
Алкилсульфаты получаются из спиртов путем реакции с хлорсерной кислотой : [3]
Альтернативно, спирты могут быть сульфатированы до полусульфатных эфиров с использованием триоксида серы . Реакция протекает путем начального образования пиросульфата :
Ежегодно таким образом производится несколько миллионов тонн сульфатов жирных кислот. Наиболее распространенным примером является додецилсульфат натрия (SDS), полученный из лаурилового спирта . [4]
В биологии сульфатирование обычно осуществляется сульфотрансферазами , которые катализируют перенос эквивалента триоксида серы в субстратные спирты и фенолы, превращая последние в сульфатные эфиры. [5] [6] Источником группы SO 3 обычно является 3'-фосфоаденозин-5'-фосфосульфат (PAPS). Когда субстратом является амин, результатом является сульфамат . Сульфирование является одним из основных путей посттрансляционной модификации белков. [7]
Сульфатирование участвует в различных биологических процессах, включая детоксикацию, гормональную регуляцию, молекулярное распознавание, клеточную сигнализацию и проникновение вирусов в клетки. [6] Это одна из реакций в фазе II метаболизма лекарств , часто эффективная для снижения активности ксенобиотика с фармакологической и токсикологической точки зрения, но иногда играющая роль в активации ксенобиотиков (например, ароматических аминов , метилзамещенных полициклических ароматических углеводородов ). Сульфат является частью сульфолипидов , таких как сульфатиды , которые составляют 20% галактолипидов в миелине . Другим примером биологического сульфатирования является синтез сульфированных гликозаминогликанов , таких как гепарин , гепарансульфат , хондроитинсульфат и дерматансульфат . Сульфатирование также является возможной посттрансляционной модификацией белков.
Сульфатирование тирозина — это посттрансляционная модификация , при которой остаток тирозина белка сульфатируется тирозилпротеинсульфотрансферазой ( TPST), как правило, в аппарате Гольджи . Секретируемые белки и внеклеточные части мембранных белков, проходящие через аппарат Гольджи, могут быть сульфатированы. Сульфатирование происходит у животных и растений, но не у прокариот или дрожжей. Участки сульфатирования — это остатки тирозина, выставленные на поверхность белка, обычно окруженные кислотными остатками. Функция сульфатирования остается неопределенной. [7]
Очень ограниченные данные свидетельствуют о том, что гены TPST подвержены транскрипционной регуляции, а тирозин O -сульфат очень стабилен и не может быть легко разрушен сульфатазами млекопитающих. Тирозин O -сульфатирование является необратимым процессом in vivo . Антитело, называемое PSG2, демонстрирует высокую чувствительность и специфичность к эпитопам, содержащим сульфотирозин, независимо от контекста последовательности. Разрабатываются новые инструменты для изучения TPST с использованием синтетических пептидов и скрининга малых молекул. [8]
Многие съедобные морские водоросли состоят из высокосульфатированных полисахаридов. [9] Эволюция нескольких сульфотрансфераз, по-видимому, способствовала адаптации наземных предков морских трав к новой морской среде обитания. [10] [11]