Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Нуклеотидные сахара - это активированные формы моносахаридов . Нуклеотидные сахара действуют как доноры гликозила в реакциях гликозилирования . Эти реакции катализируются группой ферментов, называемых гликозилтрансферазами .

История [ править ]

Анаболизм олигосахаридов - и, следовательно, роль нуклеотидных сахаров - не был ясен до 1950-х годов, когда Лелуар и его коллеги обнаружили, что ключевыми ферментами в этом процессе являются гликозилтрансферазы. Эти ферменты переносят гликозильную группу от сахарного нуклеотида к акцептору. [1]

Биологическое значение и энергетика [ править ]

Чтобы действовать как доноры гликозила, эти моносахариды должны существовать в высокоэнергетической форме. Это происходит в результате реакции между нуклеозидтрифосфатом (NTP) и гликозилмонофосфатом (фосфатом на аномерном атоме углерода ). Недавнее открытие обратимости многих реакций, катализируемых гликозилтрансферазой, ставит под сомнение обозначение нуклеотидов сахара как «активированных» доноров. [2] [3] [4] [5] [6]

Активация моносахаридов

Типы [ править ]

У человека есть десять сахарных нуклеотидов, которые действуют как гликозильные доноры, и их можно классифицировать в зависимости от типа нуклеозида, образующего их: [7]

  • Дифосфат уридина: UDP-α-D-Glc , UDP-α-D-Gal , UDP-α-D-GalNAc , UDP-α-D-GlcNAc , UDP-α-D-GlcA , UDP-α-D-Xyl
  • Дифосфат гуанина: GDP-α-D-Man , GDP-β-L-Fuc.
  • Цитозинмонофосфат: CMP-β- D - Neu5Ac , это единственный нуклеотидный сахар в форме нуклеотидного монофосфата.
  • Цитозиндифосфат: CDP- D - рибитол ; [8] рибитол представляет собой сахарный спирт, полученный из рибозы, и по этой причине не образует кольцевую структуру, как другие сахара. Кроме того, от этого донора передается рибитолфосфат, а не только сахар, что на сегодняшний день делает его уникальным для человека.

В других формах жизни используется много других сахаров, и для них используются различные доноры. Все пять распространенных нуклеозидов используются где-то в природе в качестве основы для донора нуклеотидного сахара. Например, CDP-глюкоза и TDP-глюкоза дают начало различным другим формам нуклеотидов-доноров CDP и TDP-сахара. [9] [10]

Структуры [ править ]

Ниже перечислены структуры некоторых нуклеотидных сахаров (по одному примеру каждого типа).

UDP-GalCMP-NeuNAcВВП-Человек
UDP-GalCMP-Neu5AcВВП-Человек

Отношение к болезни [ править ]

Нормальный метаболизм нуклеотидных сахаров очень важен. Любая неисправность любого фермента, вносящего свой вклад, приведет к определенному заболеванию [11], например:

  1. Миопатия с тельцами включения: это врожденное заболевание, возникшее в результате изменения функции эпимеразы UDP-GlcNAc.
  2. Макулярная дистрофия роговицы: это врожденное заболевание, возникшее в результате нарушения функции GlcNAc-6-сульфотрансферазы.
  3. Врожденное нарушение α-1,3-маннозилтрансферазы приводит к множеству клинических симптомов, например гипотонии, психомоторной отсталости, фиброзу печени и различным проблемам с кормлением.

Связь с открытием лекарств [ править ]

Разработка химиоэнзиматических стратегий для создания больших библиотек ненативных сахарных нуклеотидов позволила осуществить процесс, называемый гликорандомизацией, где эти сахарные нуклеотидные библиотеки служат донорами для пермиссивных гликозилтрансфераз, чтобы обеспечить дифференциальное гликозилирование широкого спектра фармацевтических препаратов и сложных природных продуктов на основе приводит. [12] [13]

См. Также [ править ]

  • Углеводная химия
  • EamA
  • Гликорандомизация
  • Гликозилтрансфераза
  • Метаболизм нуклеотидных сахаров

Ссылки [ править ]

  1. ^ Дерек Хортон (2008). «Развитие химии и биологии углеводов». Химия углеводов, биология и медицинские приложения : 1–28. DOI : 10.1016 / B978-0-08-054816-6.00001-X . ISBN 978-0-08-054816-6.
  2. ^ Чжан, C; Гриффит, BR; Fu, Q; Альберманн, C; Fu, X; Ли, И. К.; Ли, Л; Торсон, Дж.С. (1 сентября 2006 г.). «Использование обратимости реакций, катализируемых гликозилтрансферазой природного продукта». Наука . 313 (5791): 1291–4. DOI : 10.1126 / science.1130028 . PMID 16946071 . S2CID 38072017 .  
  3. ^ Чжан, C; Альберманн, C; Fu, X; Thorson, JS (27 декабря 2006 г.). «Исследование in vitro повторяющейся авермектингликозилтрансферазы AveBI показывает обратимость реакции и гибкость сахарных нуклеотидов». Журнал Американского химического общества . 128 (51): 16420–1. DOI : 10.1021 / ja065950k . PMID 17177349 . 
  4. ^ Чжан, C; Fu, Q; Альберманн, C; Ли, Л; Thorson, JS (5 марта 2007 г.). «Характеристика in vitro эритронолидмикарозилтрансферазы EryBV и ее полезность в диверсификации макролидов». ChemBioChem: Европейский журнал химической биологии . 8 (4): 385–90. DOI : 10.1002 / cbic.200600509 . PMID 17262863 . S2CID 45058028 .  
  5. ^ Чжан, C; Моретти, Р.; Цзян, Дж; Торсон, Дж.С. (13 октября 2008 г.). «Исследование полиеновых гликозилтрансфераз AmphDI и NysDI in vitro» . ChemBioChem: Европейский журнал химической биологии . 9 (15): 2506–14. DOI : 10.1002 / cbic.200800349 . PMC 2947747 . PMID 18798210 .  
  6. ^ Гантт, RW; Peltier-Pain, P; Курнуайе, WJ; Торсон, Дж.С. (21 августа 2011 г.). «Использование простых доноров для управления равновесием реакций, катализируемых гликозилтрансферазой» . Природа Химическая биология . 7 (10): 685–91. DOI : 10,1038 / nchembio.638 . PMC 3177962 . PMID 21857660 .  
  7. ^ Cold Spring Harbor Laboratory Press архивации 2011-07-08 в Wayback Machine Основы гликобиологии, второе издание
  8. ^ Герин I и др. (2016). «ISPD производит CDP-рибитол, используемый FKTN и FKRP для переноса рибитолфосфата на α-дистрогликан» . Nature Communications . 7 : 11534. дои : 10.1038 / ncomms11534 . PMC 4873967 . PMID 27194101 .  
  9. Перейти ↑ Samuel G, Reeves P (2003). «Биосинтез О-антигенов: гены и пути, участвующие в синтезе предшественников нуклеотидных сахаров и сборке О-антигенов». Carbohydr. Res . 338 (23): 2503–19. DOI : 10.1016 / j.carres.2003.07.009 . PMID 14670712 . 
  10. ^ Сюэ М. Он; Хун-вэнь Лю (2002). «Образование необычных сахаров: механистические исследования и биосинтетические приложения». Анну Рев Биохим . 71 : 701–754. DOI : 10.1146 / annurev.biochem.71.110601.135339 . PMID 12045109 . 
  11. ↑ Энциклопедия биологической химии, том 2. 2004, Elsevier Inc., Хадсон Х. Фриз, 302-307.
  12. ^ Langenhan, JM; Гриффит, BR; Торсон, Дж.С. (ноябрь 2005 г.). «Неогликорандомизация и хемоферментная гликорандомизация: два дополнительных инструмента для диверсификации натуральных продуктов». Журнал натуральных продуктов . 68 (11): 1696–711. DOI : 10.1021 / np0502084 . PMID 16309329 . 
  13. ^ Гантт, RW; Peltier-Pain, P; Торсон, Дж.С. (октябрь 2011 г.). «Ферментативные методы глико (диверсификация / рандомизация) лекарственных средств и малых молекул». Отчеты о натуральных продуктах . 28 (11): 1811–53. DOI : 10.1039 / c1np00045d . PMID 21901218 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • «Nucleotide% 20sugars» «Nucleotide Sugars» в Национальных медицинских предметных рубриках США (MeSH)