stringtranslate.com

Димеризация

В химии димеризация — это процесс соединения двух идентичных или подобных молекулярных объектов связями . Получающиеся связи могут быть как сильными, так и слабыми. Многие симметричные химические виды описываются как димеры , даже если мономер неизвестен или крайне нестабилен. [1]

Термин гомодимер используется, когда две субъединицы идентичны (например, A–A), и гетеродимер , когда они не идентичны (например, A–B). Обратную димеризацию часто называют диссоциацией . Когда два противоположно заряженных иона объединяются в димеры, их называют парами Бьеррума [ 2] в честь датского химика Нильса Бьеррума .

Нековалентные димеры

Димеры карбоновых кислот часто встречаются в паровой фазе.

Безводные карбоновые кислоты образуют димеры путем водородной связи кислотного водорода и карбонильного кислорода. Например, уксусная кислота образует димер в газовой фазе, где мономерные единицы удерживаются вместе водородными связями . [3] Многие молекулы, содержащие ОН, образуют димеры, например, димер воды .

Эксимеры и эксиплексы — это возбужденные структуры с коротким временем жизни. Например, благородные газы не образуют стабильных димеров, но они образуют эксимеры Ar 2 *, Kr 2 * и Xe 2 * под высоким давлением и электрической стимуляцией. [4]

Ковалентные димеры

Димеризация циклопентадиена дает дициклопентадиен, хотя это может быть не так очевидно при первом осмотре. Эта димеризация обратима

Молекулярные димеры часто образуются в результате реакции двух идентичных соединений, например: 2A → A−A . В этом примере говорят, что мономер «A» димеризуется, давая димер « A−A ».

Дициклопентадиен — это асимметричный димер двух молекул циклопентадиена , которые прореагировали в реакции Дильса-Альдера, дав продукт. При нагревании он «трескается» (претерпевает ретрореакцию Дильса-Альдера), давая идентичные мономеры:

Многие неметаллические элементы встречаются в виде димеров: водород , азот , кислород и галогены фтор , хлор , бром и йод . Некоторые металлы образуют часть димеров в своей паровой фазе: дилитий ( Li2 ) , динатрий ( Na2 ), дикалий ( K2 ) , дирубидий ( Rb2 ) и дицезий ( Cs2 ). Такие элементарные димеры являются гомоядерными двухатомными молекулами .

Полимерная химия

В контексте полимеров «димер» также относится к степени полимеризации 2, независимо от стехиометрии или реакций конденсации .

Один из случаев, когда это применимо, — дисахариды . Например, целлобиоза — это димер глюкозы , хотя в результате реакции образования образуется вода :

При этом образующийся димер имеет стехиометрию, отличную от исходной пары мономеров.

Дисахариды не обязательно должны состоять из тех же моносахаридов , чтобы считаться димерами. Примером является сахароза , димер фруктозы и глюкозы, который следует тому же уравнению реакции, что и представлено выше.

Аминокислоты также могут образовывать димеры, которые называются дипептидами . Примером является глицилглицин , состоящий из двух молекул глицина, соединенных пептидной связью . Другие примеры включают аспартам и карнозин .

Неорганические и металлоорганические димеры

Многие молекулы и ионы описываются как димеры, даже если мономер неуловим.

Бораны

Боран и диборан

Диборан (B 2 H 6 ) — димер борана , который неуловим и редко наблюдается. Почти все соединения типа R2BH существуют в виде димеров. [5]

Алюмоорганические соединения

Димер триметилалюминия

Триалкилалюминиевые соединения могут существовать как мономеры или димеры, в зависимости от стерической массы присоединенных групп. Например, триметилалюминий существует как димер, но тримезитилалюминий принимает мономерную структуру. [6]

Хроморганические соединения

Димер циклопентадиенилхромтрикарбонила существует в измеримых равновесных количествах с монометаллическим радикалом ( C5H5 ) Cr ( CO) 3 . [7]

Биохимические димеры

Пиримидиновые димеры

Пиримидиновые димеры (также известные как тиминовые димеры) образуются в результате фотохимической реакции из пиримидиновых оснований ДНК при воздействии ультрафиолетового света. [6] Это сшивание вызывает мутации ДНК , которые могут быть канцерогенными , вызывая рак кожи . [6] Когда присутствуют пиримидиновые димеры , они могут блокировать полимеразы , снижая функциональность ДНК до тех пор, пока она не будет восстановлена. [6]

Димеры белков

Димер тубулина

Димеры белков возникают в результате взаимодействия двух белков , которые могут взаимодействовать дальше, образуя более крупные и сложные олигомеры . [8] Например, тубулин образуется путем димеризации α-тубулина и β-тубулина , и этот димер затем может полимеризоваться дальше, образуя микротрубочки . [9] Для симметричных белков более крупный белковый комплекс может быть разбит на более мелкие идентичные белковые субъединицы , которые затем димеризуются, уменьшая генетический код, необходимый для создания функционального белка. [8]

Рецепторы, связанные с G-белком

Как крупнейшее и наиболее разнообразное семейство рецепторов в геноме человека, рецепторы, сопряженные с G-белком (GPCR), были тщательно изучены, и недавние исследования подтвердили их способность образовывать димеры. [10] Димеры GPCR включают как гомодимеры, так и гетеродимеры, образованные из родственных членов семейства GPCR. [11] Хотя не все, некоторые GPCR требуют димеризации для функционирования, например, рецептор GABA B , что подчеркивает важность димеров в биологических системах. [12]

Димеризация рецепторной тирозинкиназы

Рецептор тирозинкиназы

Подобно рецепторам, связанным с G-белком, димеризация необходима для рецепторных тирозинкиназ (RTK) для выполнения их функции в передаче сигнала , влияя на множество различных клеточных процессов. [13] RTK обычно существуют в виде мономеров, но претерпевают конформационные изменения при связывании лиганда , что позволяет им димеризоваться с близлежащими RTK. [14] [15] Димеризация активирует цитоплазматические домены киназы , которые отвечают за дальнейшую передачу сигнала . [13]

Смотрите также

На Викискладе есть медиафайлы по теме Димеры.

Ссылки

  1. ^ «Димеризация».
  2. ^ Адар, Рам М.; Маркович, Томер; Андельман, Дэвид (17.05.2017). «Пары Бьеррума в ионных растворах: подход Пуассона-Больцмана». Журнал химической физики . 146 (19): 194904. arXiv : 1702.04853 . Bibcode : 2017JChPh.146s4904A. doi : 10.1063/1.4982885. ISSN  0021-9606. PMID  28527430. S2CID  12227786.
  3. ^ Карле, Дж.; Броквей, ЛО (1944). «Исследование методом электронной дифракции мономеров и димеров муравьиной, уксусной и трифторуксусной кислот и димера ацетата дейтерия 1». Журнал Американского химического общества . 66 (4): 574–584. doi :10.1021/ja01232a022. ISSN  0002-7863.
  4. ^ Биркс, Дж. Б. (1975-08-01). «Эксимеры». Отчеты о прогрессе в физике . 38 (8): 903–974. doi :10.1088/0034-4885/38/8/001. ISSN  0034-4885. S2CID  240065177.
  5. ^ Шрайвер, Дювард (2014). Неорганическая химия (6-е изд.). WH Freeman and Company. стр. 306–307. ISBN 9781429299060.
  6. ^ abcd Шрайвер, Дювард (2014). Неорганическая химия (6-е изд.). WH Freeman and Company. стр. 377–378. ISBN 9781429299060.
  7. ^ Адамс, Ричард Д.; Коллинз, Дуглас Э.; Коттон, Ф. Альберт (1974). «Необычные структурные и магнитно-резонансные свойства дициклопентадиенилгексакарбонилдихрома». Журнал Американского химического общества . 96 (5): 749–754. doi :10.1021/ja00810a019.
  8. ^ аб Марианаягам, Нилан Дж.; Сунде, Маргарет; Мэтьюз, Жаклин М. (2004). «Сила двух: димеризация белков в биологии». Тенденции биохимических наук . 29 (11): 618–625. doi :10.1016/j.tibs.2004.09.006. ISSN  0968-0004. ПМИД  15501681.
  9. ^ Купер, Джеффри М. (2000). «Микротрубочки». Клетка: молекулярный подход. 2-е издание .
  10. ^ Фарон-Гуречка, Агата; Шляхта, Марта; Коласа, Магдалена; Солич, Джоанна; Гурецкий, Анджей; Кусьмидер, Мацей; Журавек, Дариуш; Дзедзицка-Василевска, Марта (01 января 2019 г.), Шукла, Арун К. (редактор), «Глава 10 - Понимание димеризации GPCR», Методы клеточной биологии , Рецепторы, связанные с G-белком, Часть B, 149 , Academic Press : 155–178, doi : 10.1016/bs.mcb.2018.08.005, ISBN 9780128151075, PMID  30616817, S2CID  58577416 , получено 2022-10-27
  11. ^ Риос, CD; Джордан, BA; Гомес, I.; Деви, LA (2001-11-01). «Димеризация рецепторов, связанных с G-белком: модуляция функции рецептора». Фармакология и терапия . 92 (2): 71–87. doi :10.1016/S0163-7258(01)00160-7. ISSN  0163-7258. PMID  11916530.
  12. ^ Lohse, Martin J (2010-02-01). «Димеризация в подвижности и сигнализации GPCR». Current Opinion in Pharmacology . GPCR. 10 (1): 53–58. doi :10.1016/j.coph.2009.10.007. ISSN  1471-4892. PMID  19910252.
  13. ^ ab Хаббард, Стеван Р. (1999-04-01). "Структурный анализ рецепторных тирозинкиназ". Progress in Biophysics and Molecular Biology . 71 (3): 343–358. doi : 10.1016/S0079-6107(98)00047-9 . ISSN  0079-6107. PMID  10354703.
  14. ^ Леммон, Марк А.; Шлессингер, Джозеф (2010-06-25). «Сигнализация клеток рецепторными тирозинкиназами». Cell . 141 (7): 1117–1134. doi :10.1016/j.cell.2010.06.011. ISSN  0092-8674. PMC 2914105 . PMID  20602996. 
  15. ^ Леммон, Марк А.; Шлессингер, Джозеф; Фергюсон, Кэтрин М. (2014-04-01). «Семейство EGFR: не столь прототипичные рецепторные тирозинкиназы». Cold Spring Harbor Perspectives in Biology . 6 (4): a020768. doi : 10.1101/cshperspect.a020768 . ISSN  1943-0264. PMC 3970421. PMID  24691965 .