Полиамин - Polyamine
Полиамин представляет собой органическое соединение , имеющее более двух аминогрупп . Алкилполиамины встречаются в природе, но также являются синтетическими. Алкилполиамины бесцветны, гигроскопичны и растворимы в воде. При pH, близком к нейтральному, они существуют в виде производных аммония. Большинство ароматических полиаминов представляют собой твердые кристаллические вещества при комнатной температуре.
Натуральные полиамины
Низкомолекулярные линейные полиамины встречаются во всех формах жизни. Основными примерами являются триамин и тетраамин спермидин и спермин . Они структурно и биосинтетически связаны с диаминами путресцином и кадаверином . Метаболизм полиаминов регулируется активностью фермента орнитиндекарбоксилазы (ODC). Полиамины обнаруживаются в высоких концентрациях в головном мозге млекопитающих .
Синтетические полиамины
Несколько синтетических полиаминов используются в химической промышленности и исследовательских лабораториях. В основном они представляют интерес как добавки к моторному маслу и как сореагенты (отвердители) с эпоксидными смолами. Многие синтетические полиамины имеют связи NCH 2 CH 2 N:
- Диэтилентриамин , сокращенно диен или ДЭТА, (H 2 N-CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH 2. Родственное перметилированное производное пентаметилдиэтилентриамин используется в качестве хелатирующего агента в литиевой химии .
- Триэтилентетрамин (триен или ТЭТА, H 2 N-CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH 2 ), тетраэтиленпентамин (TEPA, H 2 N-CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH 2 ), пентаэтиленгексамин (PEHA, H 2 N-CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH- CH 2 CH 2 -NH-CH 2 CH 2 -NH 2 ).
- Макроциклические полиамины: 1,4,7-триазациклононан ((NHCH 2 CH 2 ) 3 ) и циклен ((NHCH 2 CH 2 ) 4 ). Родственным тетраазовым макроциклом является циклам .
- Трис (2-аминоэтил) амин (N (CH 2 CH 2 NH 2 ) 3 ) представляет собой разветвленный полиамин. Родственный триподный полиамин - 1,1,1-трис (аминометил) этан .
Субъединица полиэтиленимина
Полиэтиленамин - это полимер, производный от азиридина .
Биологическая функция
Хотя известно, что биосинтез полиаминов строго регулируется, биологическая функция полиаминов изучена лишь частично. В своей катионной аммониевой форме они связываются с ДНК и по структуре представляют собой соединения с катионами, которые находятся через регулярные интервалы (в отличие от Mg2+
или Ca2+
, которые являются точечными начислениями). Также было обнаружено, что они действуют как промоторы запрограммированного сдвига рамки рибосом во время трансляции.
Подавление биосинтеза полиаминов, замедляет или останавливает рост клеток . Предоставление экзогенных полиаминов восстанавливает рост этих клеток. Большинство эукариотических клеток экспрессируют на своей клеточной мембране АТФазу, транспортирующую полиамин, что облегчает интернализацию экзогенных полиаминов. Эта система очень активна в быстро пролиферирующих клетках и является целью некоторых химиотерапевтических препаратов, которые в настоящее время разрабатываются.
Полиамины также являются модуляторами различных ионных каналов , в том числе рецепторов NMDA и АМРА - рецепторов . Они блокируют калиевые каналы внутреннего выпрямителя, так что токи каналов выпрямляются внутрь, таким образом, энергия клетки, то есть K+
ионный градиент через клеточную мембрану сохраняется. Кроме того, полиамин участвует в инициации экспрессии SOS-ответа оперона колицина E7 и подавляет белки, которые необходимы для поглощения колицина E7, тем самым обеспечивая преимущество в выживании колицин-продуцирующей E. coli в условиях стресса.
Полиамины могут увеличивать проницаемость гематоэнцефалического барьера .
Они участвуют в модуляции старения органов растений и поэтому считаются растительным гормоном . Кроме того, они непосредственно участвуют в регуляции запрограммированной гибели клеток.
Гомологически-направленная репарация ДНК
Полиамины способствуют репарации двухцепочечных разрывов (DSB), опосредованной гомологичной рекомбинацией (HR) . Полиамины усиливают активность обмена цепей ДНК рекомбиназы RAD51 . Истощение полиаминов повышает чувствительность клеток к генотоксичным веществам, таким как ионизирующее излучение и ультрафиолетовое излучение. Влияние полиаминов на RAD51 обусловлено их способностью усиливать захват гомологичной дуплексной ДНК и способствовать спариванию и обмену гомологичных ДНК, опосредованных RAD-51. Полиамины, по-видимому, играют эволюционно консервативную роль в регуляции активности рекомбиназы.
Биосинтез спермидина, спермина, термоспермина
Спермидин синтезируется из путресцина с использованием аминопропильной группы декарбоксилированного S- аденозил-L-метионина (SAM). Реакция катализируется спермидинсинтазой .
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 разложением этих полиаминов с образованием путресцина, который может начать цикл снова.
Термоспермин (NH 2 - (CH 2 ) 3 -NH- (CH 2 ) 3 -NH- (CH 2 ) 4 -NH 2 ) - структурный изомер спермина и новый тип регулятора роста растений. Он вырабатывается из спермидина под действием термосперминсинтазы , которая кодируется геном ACAULIS5 (ACL5).
Аналоги полиаминов
Решающая роль полиаминов в росте клеток привела к разработке ряда агентов, которые мешают метаболизму полиаминов. Эти агенты используются в терапии рака. Аналоги полиаминов активируют р53 в клетке, что приводит к ограничению пролиферации и апоптоза. Он также снижает экспрессию рецептора эстрогена альфа при ER-положительном раке молочной железы.
Рекомендации
Внешние ссылки
- Полиамины в пролиферации клеточного цикла и гибели клеток
- Орнитин-декарбоксилаза: экспрессия и регуляция в мозге крыс и трансгенных мышей, 2002, Пекка Килпелайнен, кафедра биохимии, Университет Оулу. Обширный обзор литературы за 2001 год по структуре, свойствам, метаболизму полиаминов у млекопитающих, а также физиологическим и патофизиологическим ролям (см. Содержание статьи)