5-Aminoimidazolribotid

	5-Aminoimidazolribotid
	Všeobecné vlastnosti
Sumárny vzorec	C8H14N3O7P
Synonymá	5'-Fosforibozyl-5-aminoimidazol, 5-aminoimidazolribotid, AIR
	Fyzikálne vlastnosti
Molárna hmotnosť	295,186 g/mol
	Ďalšie informácie
Číslo CAS	25635-88-5
	Pokiaľ je to možné a bežné, používame jednotky sústavy SI. ; Ak nie je hore uvedené inak, údaje sú za normálnych podmienok.
	Chemický portál

5-Aminoimidazolribotid (AIR) je biochemický intermediát, ktorý vzniká pri syntéze purínových nukleotidov. Tvoria sa z neho teda stavebné bloky DNA a RNA.^[1]^[2]^[3]

Syntéza

AIR vzniká z 5'-fosforibozylformylglycínamidínu (FGAM) pôsobením AIR syntetázy (AIRS),^[4] ktorá využíva ATP na aktiváciu koncovej karbonylovej skupiny, ktorú nasleduje atak dusíka viazaného na anomérny uhlík ribózy:

FGAM + ATP → AIR + ADP + Pi + H⁺

U vyšších eukaryotov je AIR následne karboxylovaný fosforibozylaminoimidazolkarboxylázou (AIRC), čím vzniká 5'-fosforibozyl-4-karboxy-5-aminoimidazol (CAIR):^[5]^[6]

AIR + HCO₃^- → CAIR + 2 H⁺

U rastlín, kvasiniek a prokaryotov vzniká tá istá zlúčenina alternatívnou dvojkrokovou dráhou, ktorú katalyzujú enzýmy 5-(karboxyamino)imidazolribonukleotidsyntáza a 5-(karboxyamino)imidazolribonukleotidmutáza.^[6] V prvej reakcii dochádza k naviazaniu oxidu uhličitého na 5-amino skupinu a v druhej k prenosu oxidu uhličitého na C4.

Chemické vlastnosti

Deriváty 5-aminoimidazolu boli považované za nestabilné a teda náročné na syntézu. Prvá neenzymatická syntéza AIR bola publikovaná v roku 1988^[7] a všeobecná metodolódia pre ďalšie príklady bola vytvorená v 90. rokoch.^[8]^[9]

Ďalší význam v biosyntéze

Prešmyky, ktoré začínajú s AIR, umožňujú využitie častí tejto zlúčeniny v ďalších biochemických dráhach. Enzýmy, ktoré katalyzujú tieto reakcie, patria do superrodiny železo-sírnych radikálových SAM proteínov, ktoré využívajú S-adenozylmetionín ako kofaktor, ktorý iniciuje tieto premenu pomocou radikálových intermediátov.^[10]^[11]

Tiamín

Vitamín tiamín obsahuje pyrimidínový kruhový systém, ktorý vzniká z AIR. Túto reakciu katalyzuje fosfometylpyrimidínsyntáza:^[12]^[13]

Táto reakcia zabudováva fragmenty označené modrou, zelenou a červenou farbou do produktu, 4-amino-5-hydroxymetyl-2-metylpyridínfosfátu.^[14]^[15]

5-Hydroxybenzimidazol

U niektorých anaeróbov je AIR prekurzorom 5,6-dimetylbenzimidazolu, ktorý sa zabudováva do vitamínu B₁₂ pri biosyntéze kobalamínu.^[11]^[16] Počiatočnú reakciu katalyzuje 5-hydroxybenzimidazolsyntáza, ktorá tvorí 5-hydroxybenzimidazol:

Všetky uhlíkové atómy prítomné v produkte pochádzajú z AIR, ako je zvýraznené na obrázku.^[11]^[17]

Referencie

↑ Structural biology of the purine biosynthetic pathway. Cellular and Molecular Life Sciences, 2008, s. 3699–3724. DOI: 10.1007/s00018-008-8295-8.
↑ R. Caspi. Pathway: 5-aminoimidazole ribonucleotide biosynthesis I . MetaCyc Metabolic Pathway Database, 2009-01-13. Dostupné online.
↑ GUPTA, Rani; GUPTA, Namita. Fundamentals of Bacterial Physiology and Metabolism. : , 2021. ISBN 978-981-16-0722-6. DOI:10.1007/978-981-16-0723-3_19 Nucleotide Biosynthesis and Regulation, s. 525–554.
↑ Nonenzymatic synthesis and properties of 5-aminoimidazole ribonucleotide (AIR). Synthesis of specifically 15N-labeled 5-aminoimidazole ribonucleoside (AIRs) derivatives. Journal of the American Chemical Society, 1990, s. 4891–4897. DOI: 10.1021/ja00168a039.
↑ VOET, Donald. Fundamentals of biochemistry : life at the molecular level. Hoboken, NJ : Wiley, 2008. (3rd ed.) Dostupné online. ISBN 978-0-470-12930-2. S. 802-808.
↑ ^a ^b Crystal structure of Escherichia coli PurE, an unusual mutase in the purine biosynthetic pathway. Structure, 1999, s. 1395–1406. DOI: 10.1016/S0969-2126(00)80029-5. PMID 10574791.
↑ Nonenzymatic synthesis of 5-aminoimidazole ribonucleoside and recognition of its facile rearrangement. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1988, s. 7174–7176. DOI: 10.1073/pnas.85.19.7174. PMID 3174626.
↑ Preparation, structure and addition reactions of 4- and 5-aminoimidazoles. Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1, 1992, s. 2779–2788. DOI: 10.1039/P19920002779.
↑ The synthesis of heterocycles via addition–elimination reactions of 4- and 5-aminoimidazoles. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1992, s. 2789–2811. DOI: 10.1039/P19920002789.
↑ HOLLIDAY, Gemma L.; AKIVA, Eyal; MENG, Elaine C.. Radical SAM Enzymes. : , 2018. ISBN 9780128127940. DOI:10.1016/bs.mie.2018.06.004 Atlas of the Radical SAM Superfamily: Divergent Evolution of Function Using a "Plug and Play" Domain, s. 1–71.
↑ ^a ^b ^c Anaerobic 5-Hydroxybenzimidazole Formation from Aminoimidazole Ribotide: An Unanticipated Intersection of Thiamin and Vitamin B12 Biosynthesis. Journal of the American Chemical Society, 2015, s. 10444–10447. DOI: 10.1021/jacs.5b03576. PMID 26237670.
↑ R. Caspi. Pathway: superpathway of thiamine diphosphate biosynthesis I . MetaCyc Metabolic Pathway Database, 2011-09-14. Dostupné online.
↑ Radical S-adenosylmethionine enzymes: Mechanism, control and function. Natural Product Reports, 2011, s. 1709–1710. DOI: 10.1039/C1NP00036E. PMID 21779595.
↑ A "Radical Dance" in Thiamin Biosynthesis: Mechanistic Analysis of the Bacterial Hydroxymethylpyrimidine Phosphate Synthase. Angewandte Chemie International Edition, 2010, s. 8653–8656. DOI: 10.1002/anie.201003419. PMID 20886485.
↑ Cofactor biosynthesis: An organic chemist's treasure trove. Natural Product Reports, 2006, s. 15–18. DOI: 10.1039/b207131m. PMID 16453030.
↑ Sharing vitamins: Cobamides unveil microbial interactions. Science, 2020. DOI: 10.1126/science.aba0165. PMID 32631870.
↑ R. Caspi. Pathway: 5-hydroxybenzimidazole biosynthesis (anaerobic) . MetaCyc Metabolic Pathway Database, 2019-09-23. Dostupné online.

Pozri aj

Metabolizmus purínov

Zdroj

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku 5-Aminoimidazole ribotide na anglickej Wikipédii.

Zdroj:
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.

[Zhang-1] Structural biology of the purine biosynthetic pathway. Cellular and Molecular Life Sciences, 2008, s. 3699–3724. DOI: 10.1007/s00018-008-8295-8.

[IMP2-2] R. Caspi. Pathway: 5-aminoimidazole ribonucleotide biosynthesis I . MetaCyc Metabolic Pathway Database, 2009-01-13. Dostupné online.

[3] GUPTA, Rani; GUPTA, Namita. Fundamentals of Bacterial Physiology and Metabolism. : , 2021. ISBN 978-981-16-0722-6. DOI:10.1007/978-981-16-0723-3_19 Nucleotide Biosynthesis and Regulation, s. 525–554.

[4] Nonenzymatic synthesis and properties of 5-aminoimidazole ribonucleotide (AIR). Synthesis of specifically 15N-labeled 5-aminoimidazole ribonucleoside (AIRs) derivatives. Journal of the American Chemical Society, 1990, s. 4891–4897. DOI: 10.1021/ja00168a039.

[:0-5] VOET, Donald. Fundamentals of biochemistry : life at the molecular level. Hoboken, NJ : Wiley, 2008. (3rd ed.) Dostupné online. ISBN 978-0-470-12930-2. S. 802-808.

[PurE-6] Crystal structure of Escherichia coli PurE, an unusual mutase in the purine biosynthetic pathway. Structure, 1999, s. 1395–1406. DOI: 10.1016/S0969-2126(00)80029-5. PMID 10574791.

[7] Nonenzymatic synthesis of 5-aminoimidazole ribonucleoside and recognition of its facile rearrangement. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1988, s. 7174–7176. DOI: 10.1073/pnas.85.19.7174. PMID 3174626.

[8] Preparation, structure and addition reactions of 4- and 5-aminoimidazoles. Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1, 1992, s. 2779–2788. DOI: 10.1039/P19920002779.

[9] The synthesis of heterocycles via addition–elimination reactions of 4- and 5-aminoimidazoles. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1992, s. 2789–2811. DOI: 10.1039/P19920002789.

[10] HOLLIDAY, Gemma L.; AKIVA, Eyal; MENG, Elaine C.. Radical SAM Enzymes. : , 2018. ISBN 9780128127940. DOI:10.1016/bs.mie.2018.06.004 Atlas of the Radical SAM Superfamily: Divergent Evolution of Function Using a "Plug and Play" Domain, s. 1–71.

[Begley2015-11] Anaerobic 5-Hydroxybenzimidazole Formation from Aminoimidazole Ribotide: An Unanticipated Intersection of Thiamin and Vitamin B12 Biosynthesis. Journal of the American Chemical Society, 2015, s. 10444–10447. DOI: 10.1021/jacs.5b03576. PMID 26237670.

[Thiamine-12] R. Caspi. Pathway: superpathway of thiamine diphosphate biosynthesis I . MetaCyc Metabolic Pathway Database, 2011-09-14. Dostupné online.

[13] Radical S-adenosylmethionine enzymes: Mechanism, control and function. Natural Product Reports, 2011, s. 1709–1710. DOI: 10.1039/C1NP00036E. PMID 21779595.

[Dance-14] A "Radical Dance" in Thiamin Biosynthesis: Mechanistic Analysis of the Bacterial Hydroxymethylpyrimidine Phosphate Synthase. Angewandte Chemie International Edition, 2010, s. 8653–8656. DOI: 10.1002/anie.201003419. PMID 20886485.

[Begley2006-15] Cofactor biosynthesis: An organic chemist's treasure trove. Natural Product Reports, 2006, s. 15–18. DOI: 10.1039/b207131m. PMID 16453030.

[16] Sharing vitamins: Cobamides unveil microbial interactions. Science, 2020. DOI: 10.1126/science.aba0165. PMID 32631870.

[HBI-17] R. Caspi. Pathway: 5-hydroxybenzimidazole biosynthesis (anaerobic) . MetaCyc Metabolic Pathway Database, 2019-09-23. Dostupné online.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]