Тиил радикал

В химии тиильный радикал имеет формулу RS, иногда пишется RS ^• , чтобы подчеркнуть, что они являются свободными радикалами . R обычно является алкильным или арильным заместителем. Поскольку связи S–H примерно на 20% слабее связей C–H, тиильные радикалы относительно легко генерируются из тиолов RSH. ^[1] Тиильные радикалы являются промежуточными продуктами в реакции тиол-ен , которая является основой некоторых полимерных покрытий и адгезивов . Они генерируются путем отщепления атома водорода от тиолов с использованием инициаторов, таких как AIBN : ^[2]

РН=НР → 2 Р ^• + Н ₂

R ^• + R′SH → R′S ^• + RH

Тиильные радикалы также используются в качестве промежуточных продуктов в некоторых биохимических реакциях.

Тииловый радикал в биологии

Реакционная способность тиильных радикалов

Образование тиильных радикалов in vivo в первую очередь происходит посредством воздействия различных радикалов на аминокислоту цистеин , включенную в белки. Скорость образования радикалов наиболее высока с радикалом OH ^· (k = 6,8 x 10 ⁹ M ^-1 с ^-1 ) ^[3] и уменьшается через радикал H ^· (k = 6,8 x 10 ⁹ M ^-1 с ^-1 ) ^[3] вплоть до пероксильных радикалов R-CHOO ^· (k = 4,2 x 10 ³ M ^-1 с ^-1 ). Одним из важнейших субстратов тиильных радикалов в биологических системах являются липиды , где тиильные радикалы играют решающую роль в перекисном окислении липидов. ^[4] В этом процессе тиильные радикалы действуют как катализаторы переноса цепи, перенося неспаренный электрон на новый липид, тем самым ускоряя перекисное окисление липидов. ^[4] Другие субстраты тиильных радикалов включают другие белки (k = 1,4 x 10 ⁵ M ^-1 s ^-1 ), ^[5] мононенасыщенные жирные кислоты ( MUFAs ) (k = 1,6 x 10 ⁵ M ^-1 s ^-1 ), ^[6] и убихинон (k = 2,5 x 10 ³ M ^-1 s ^-1 ). Интересно, что добавление липофильных тиолов в клеточную культуру или введение C. elegans ускоряло перекисное окисление липидов с той же скоростью инициации, вызывало повреждение мембранных белков и было связано со снижением полиненасыщенных жирных кислот ( PUFAs ) и сокращением продолжительности жизни. ^{[7] [8]}

Устранение тиильных радикалов

Наиболее важные фенольные антиоксиданты , такие как убихинон или α-токоферол , не являются подходящими поглотителями тиильных радикалов. ^[4] Оба вещества недостаточно реакционноспособны, ^{[9] [10] [11]} и α-токоферол также не присутствует в достаточных количествах, чтобы поглотить тиильные радикалы. Тем не менее, оба соединения имеют высокие константы скорости для их реакции с пероксильными радикалами, что подчеркивает их эволюционную важность как поглотителей. ^{[12] [13] [14]} Изопреноидные полиены, такие как каротиноиды или ликопен , демонстрируют очень высокие константы скорости относительно тиильных радикалов (до 10 ⁹ М ^-1 с ^-1 ). ^[15] Однако даже при чрезмерном добавлении эффект ликопена недостаточен для адекватного противодействия перекисному окислению липидов. ^[4] Ситуация значительно более многообещающая в водных средах: аскорбиновая кислота и глутатион также имеют высокие константы скорости (>10 ⁸ М ^-1 с ^-1 ) и присутствуют в достаточно высоких концентрациях, поэтому в водных средах тиильные радикалы могут быть эффективно нейтрализованы вышеупомянутыми антиоксидантами.

Ссылки

1. Денес, Ф.; Пихович, М.; Пови, Ж.; Рено, П. (2014). «Тиильные радикалы в органическом синтезе». Chemical Reviews . 114 (5): 2587–2693. doi :10.1021/cr400441m. PMID  24383397.
2. Хойл, CE; Ли, TY; Ропер, T. (2004). «Тиол–ены: химия прошлого с перспективами на будущее». Журнал полимерной науки, часть A: полимерная химия . 42 (21): 5301–5338. Bibcode : 2004JPoSA..42.5301H. doi : 10.1002/pola.20366 .
3. Tartaro Bujak, Ivana; Mihaljević, Branka; Ferreri, Carla; Chatgilialoglu, Chryssostomos (2016-11-01). «Влияние антиоксидантов на перекисное окисление липидов, вызванное тиильным радикалом, и геометрическую изомеризацию в мицеллах линолевой кислоты». Free Radical Research . 50 (sup1): S18–S23. doi :10.1080/10715762.2016.1231401. ISSN  1071-5762. PMID  27776460.
4. Мусманн, Бернд; Хаджиева, Парвана (2022-04-29). «Исследование роли тииловых радикалов цистеина в биологии: чрезвычайно опасные, трудно поддающиеся нейтрализации». Антиоксиданты . 11 (5): 885. doi : 10.3390/antiox11050885 . ISSN  2076-3921. PMC 9137623. PMID 35624747  . 
5. Наузер, Томас; Пеллинг, Джилл; Шёнайх, Кристиан (2004-10-01). «Реакция тиильного радикала с боковыми цепями аминокислот: константы скорости переноса водорода и их значение для посттрансляционной модификации белков». Chemical Research in Toxicology . 17 (10): 1323–1328. doi :10.1021/tx049856y. ISSN  0893-228X.
6. Chatgilialoglu, Chryssostomos; Ferreri, Carla (2005-06-01). «Транс-липиды: путь свободных радикалов». Accounts of Chemical Research . 38 (6): 441–448. doi :10.1021/ar0400847. ISSN  0001-4842. PMID  15966710.
7. Хейманс, Виктория; Кунат, Саша; Хаджиева, Парвана; Моосманн, Бернд (08 ноября 2021 г.). «Характеристика клеточной культуры прооксидантных агентов-переносчиков цепи как новых цитостатических препаратов». Молекулы . 26 (21): 6743. doi : 10,3390/molecules26216743 . ISSN  1420-3049. ПМЦ 8586999 . ПМИД  34771157. 
8. Кунат, Саша; Шиндельдеккер, Марио; Де Джакомо, Антонио; Мейер, Тереза; Соре, Селина; Хаджиева, Парвана; фон Шакки, Клеменс; Урбан, Иоахим; Мусманн, Бернд (сентябрь 2020 г.). «Прооксидантная активность переноса цепи тиоловыми группами в биологических системах». Redox Biology . 36 : 101628. doi :10.1016/j.redox.2020.101628. PMC 7365990 . PMID  32863215. 
9. Денисова, ТГ; Денисов, ЭТ (май 2009). «Реакционная способность природных фенолов в радикальных реакциях». Кинетика и катализ . 50 (3): 335–343. doi :10.1134/S002315840903001X. ISSN  0023-1584.
10. Chatgilialoglu, Chryssostomos; Zambonin, Laura; Altieri, Alessio; Ferreri, Carla; Mulazzani, Quinto G; Landi, Laura (декабрь 2002 г.). «Геометрическая изомерия мононенасыщенных жирных кислот: катализ тиильными радикалами и влияние антиоксидантных витаминов». Free Radical Biology and Medicine . 33 (12): 1681–1692. doi :10.1016/S0891-5849(02)01143-7. PMID  12488136.
11. Tartaro Bujak, Ivana; Mihaljević, Branka; Ferreri, Carla; Chatgilialoglu, Chryssostomos (2016-11-01). «Влияние антиоксидантов на перекисное окисление липидов, вызванное тиильным радикалом, и геометрическую изомеризацию в мицеллах линолевой кислоты». Free Radical Research . 50 (sup1): S18–S23. doi :10.1080/10715762.2016.1231401. ISSN  1071-5762. PMID  27776460.
12. Гранольд, Маттиас; Хаджиева, Парвана; Тоша, Моника Иоана; Иримие, Флорин-Дан; Мусманн, Бернд (2018-01-02). «Современная диверсификация репертуара аминокислот, обусловленная кислородом». Труды Национальной академии наук . 115 (1): 41–46. Bibcode : 2018PNAS..115...41G. doi : 10.1073/pnas.1717100115 . ISSN  0027-8424. PMC 5776824. PMID 29259120  . 
13. Traber, Maret G.; Atkinson, Jeffrey (июль 2007 г.). «Витамин E, антиоксидант и ничего больше». Free Radical Biology and Medicine . 43 (1): 4–15. doi :10.1016/j.freeradbiomed.2007.03.024. PMC 2040110. PMID  17561088. 
14. Олоу, Майке Дж.; Гранольд, Маттиас; Шрекенбергер, Маттиас; Мусманн, Бернд (2012-03-23). ​​«Является ли хроманольная головная группа витамина Е окончательной истиной природы об антиоксидантах, разрывающих цепи?». FEBS Letters . 586 (6): 711–716. Bibcode : 2012FEBSL.586..711O. doi : 10.1016/j.febslet.2012.01.022. ISSN  0014-5793. PMID  22281199.
15. Мортенсен, Алан; Скибстед, Лейф Х.; Сэмпсон, Джулия; Райс-Эванс, Кэтрин; Эверетт, Стивен А. (1997-11-24). «Сравнительные механизмы и скорости удаления свободных радикалов антиоксидантами-каротиноидами». FEBS Letters . 418 (1–2): 91–97. Bibcode : 1997FEBSL.418...91M. doi : 10.1016/S0014-5793(97)01355-0. ISSN  0014-5793. PMID  9414102.