Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 136
Текст из файла (страница 136)
Химические методы синтеза были разработаны Х. Гобиндом Корана и его коллегами в 1970-х и( Усовершенствования, сделанные Робертом Летсингером и Марвином Нуклсозил с акгиаироааиимм Зсатомам Лзо»»к»ос: ог»й»амона БМТ СЛ'..и 1 хкн»люнгп СБ» СН 2 0 Н Б'. Нуклеозид Защитная Н ' Н От присоединяется циапозтильная к твердому носителю Фосфо 'К(з-'-(( Н, ", — 0" Р А»7»»»»с»»»с " ;':гСЙь)зСБ--,К -" СН(СН )з Б Б К е 2 Ог~1оваиие~ ' ' ""' ~ Б Лктивирующая группа диизопропиламииа Н Б Н 0 Н Удаление К 0 Н д т)ЧС (СН ) — 0 — Р Лью пяп ог ог»юсанйо» 'Л.я»»т"аю ~ СК: огнева»пр»г ! ;)( Н~, О 0 Н защитнои группы „*,:, (йо ! ! ! ! ! ! ! ! Стадии Оа — О4)»говторяки до тех пор, пока не присоединятся все нуклеотидные остатки.
нуклеотида (СНз)зСН вЂ” (Ч вЂ” СН(СНз)а Н Бобочныи продукт диизопропиламин Окисление с образованием триэфира Быт О4 Л:ко1к»щ 6 Улаление защитных групп с оснований О Ов Удаление цианг зтильных групп с фосфатов О 7 Отщепление цепи с твердого носителя 0 Н БС вЂ” (СН,), — Π— Р .0 () йз»г»»»и'»гк' (о1тю»я»о К»ее сн, 7 Б Н Олигонуклсотидная цепь о Лзо» об их: г' СНз . осщямщкц Нуклеозид с К Б, зашя~пенной К Й бсгидроксильной группой ой Н 8.3 Химия нуклеиновых кислот 1423) Карутерсом, позволили широко использовать химический метод, который получил название фосфорамидитного метола (рис. 8-35). Синтез осуществляется путем наращивания цепочек, прикрепленных к твердому носителю, с использованием принципов, лежащих в основе синтеза пептидов по Меррифилду (рис.
3-29). Продуктивность каждого последую(цего шага довольно высока, что позволяет синтезировать полимеры, Ф о о- о- он он ЫМР [424) Часть С 8. Нуклеотиды и иуклеииовые кислоты содержащие от 70 до 80 нуклеотидон, а в некоторых специально оборудованных лабораториях— и более длинные цепи. Доступность относительно недорогих полимеров ДНК с запланированной последовательностью вносит огромный вклад в развитие всех областей биохимии (гл. 9). Краткое содержание раздела В.З ХИМИЯ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ ° Природная ДНК подвергается обратимому раскручиванию и разделению цепей (плавлению) при повышении температуры или при экстремальных значениях РН.
Температура плавления ДНК, содержащей большое количество пар О=С, выше, чем температура плавления ДНК, в которой преобладают пары А=Т. ° Денатурированные одноцепочечные молекулы ДНК из двух организмов разных видов могут образовывать гибридный дуплекс, вероятность образования которого зависит от сходства последовательностей. Гибридизация служит основой важных методов, используемых лля изучения и выделения специфических генов и молекул РНК.
° Молекула ДНК вЂ” это относительно стабильный полимер. Случайные реакции, такие как дсзаминированис определенных оснований, гидролиз )ч-гликозидных связей между сахаром и основанием, образование пиримидиповых димеров под действием радиации и окислительные повреждения, протекают с очень низкими скоростями, что имеет большое значение лля клеток, поскольку им необходимо сохранять свой генетический материал. ° Последовательность ДН К можно определить, а полимеры ДНК синтезировать простыми автоматизированными способами, в которых используются химические и ферментативные методы.
8.4. Другие функции нукдеотидов Кроме роли нуклеотидов в качестве мономеров нуклеиновых кислот они имеют ряд других функций в каждой клетке: служат в качестве переносчиков энергии, компонентов кофакторов ферментов и химических сигнальных молекул. Нуклеотиды переносят химическую энергию в клетке К фосфатной группе, ковалентно соединенной с 5'-гидроксильной группой рибонуклеотида, могут присоединиться олна или лве дополнительных фосфатные группы. Образующиеся молекулы называются нуклсткзидмоно-, нуклеозидзи- или нуклеозидтрифосфатами (рис. 8-36).
Считая от рибозы, три фосфата обычно обозначаются а, р, и т. При гидролизе нуклеозидтрифосфатов вьщеляется химическая энергия, необходимая для осуществления 1 ~ ! Π— Р— Π— Р— Π— Р— Π— СН ~основание~ Рис. 8-36. Нуклеозидфосфаты. Общая структура нуклеозид-ачмоно, нуклеозидди- и нуклеоэидтрифосфатов (ММР МОР и МТР) и их стандартные аббревиатуры. В дезоксирибонуклеоэидфосфатах (6МИР ЙМВР ЙМТР) пентозой является 2'-дезокси-р-рибоза.
8.4 Другие функции нуклеатидав (425) Эфир 0 го ! ! ! Π— Р— Π— Р— Π— Р— Π— СНа ~ Аденнн ! О !о о о Н Н Анг'нарна ~- — — ~ Н Ангидрид ОН ОН АТР НЗС С О С СНэ НаС С О СН3 !! !! О О О Уксусный ангидрид, Метнланетат, эфир ангидрид карбоновой кислоты карбогговой кнелгн и гкс. 8-37. Фасфоэфириая и фосфоаигидридиые связи а малекула АТР. При гилралиэе авгилриднай связи выявятся больше энергии, чеи при гилралиэе эфирной связи.
Для сравнения показаны ангидрид карбанавай якглеты и эфир карбаиааай кислоты. широкого набора клеточных реакций. Чаще всего яля этой цели в клетке используется аденозин-5'- трифасфат (АТР), но в некоторых реакциях в качестве источника энергии служит ПТР СТР или СТР Нуклеозидтрифосфаты также используются в качестве активированных предшественников в синтезе ДНК н РНК, как описано в гл. 25 и 26. Высвоболгдение энергии в реакции гидрализа АТР и других нуклеозидтрифосфатон объясняется строением трифасфатной группы. Рибоээ и а-фосфат соединены между собой эфирной связью. Фосфатные группы а и !3, !3 и т соединены между собой фасфоангидридной связью (рис.
8-37). В стандартных условиях при гидролиэе эфирной связи выделяется окало 14 кДж/моль энергии, в то время как при гидрализе каждой фосфаангщриднай связи — окало 30 кДж/моль. Гклролиз АТР часто играет важную термодинамическую роль в процессах биосинтага. Когда гндролиз АТР сопряжен с реакцией, изменение свободной экерпш которой больше нуля, ан сдвигает весь процесс в сторону образования продуктов (вспомните связь между константой равновесия и изменением гвабадиой энергии (уравнение 6-3 на с. 276)). Айеииновые нуклеотиды входят в состав ииогих кофакторов ферментов Адеиазин входит в состав ряда кофакторов ферментов, которые участвуют в широком диапазоне разнообразных реакций (рис. 8-38).
Структурно они не похожи друг на друга, за исключением присутствия общего компонента — аденозина. Нн в одном из этих кофакторов аденозиновая часть молекулы не принимает непосредственного участия в реакции, по при его улалении значительно уменьшается активность кофактора. Например, улаление аденицового нуклеотида (3'-фосфоаденозипдифосфата) из ацетоацетнл- СоА, производного кофермента А и ацетоацетата, уменыпает его реакционную способность в качестве субстрата для р-кетоацил-СоА- трансферазы (фермент, участвующий в метаболизме липидов) в 10в раз.
Хотя точно неизвестно, зачем необхолим аденозин, считается, что он влияет на энергию связывания субстрата (или кофактора) с ферментом, которая влияет и на катализ, и на стабилизацию фермент-субстратного комплекса (гл. 6). В случае !3-кетоацил-СоА- трансферазы нуклеотидная часть кофермента А выполняет роль «руки», которая помогает субстрату (ацетоацетил-СоА) попасть в активный центр.
Похожую функцию выполняют нуклеозидные компоненты других нуклеотидсодсржащих кофакторов. Почему в этих структурах используется аденозип, а нс какая-нибудь другая большая молекула? Одно из возможных объяснений этого может основываться на эволюционной экономии. Адснозин, конечно же, пе уникальное соелинение в смысле вклада потенциальной энергии в связывание между молекулами. Важность аденозина, возможно, состоит нс столько в некоторых необычных химических характеристиках, сколько в эволюционном преимуществе, связанном с использованием одного соединения для выполнения многих задач.
Когда-то молекула АТР стала универсальным источником химической энергии, системы синтеза АТР стали более распространены, чем системы синтеза других нуклеотидов; широкое распространение аденазина привело к его включению в различные молекулы. Экономия распространяется и на строение белков. Для связывания аденозина разнообразными ферментами необходим всего один белковый домен, который обладает необходимыми свойствами. Такой домен, названный нуклеотидсвязывающим мотивом, найлен во многих ферментах, которые связывают АТР и нуклеотидные кофакторы.
1426) Чапь Н 8. Нуклеотиды и нуклеиновые кислоты ..ИН, . Н. Н Н Н СНз О О а 1 1 1 1; в Н — СН, — СН, — М вЂ” С вЂ” СН, — СНз — М вЂ” С вЂ” С вЂ” С вЂ” СН, — Π— Р— О-Р-О- СН.„ . 'Н.:"ь„-"' ~ о О ОНСН 0 0 .,'.Н Н Зт-)Ь! сркаггтовтнламнн Пантотеноаал кислота Н ' ! Н ! х', '.0 ОН О=Р— 0 Зс Фосфоадсгюзнндифосфат (ЗьР-АОР) Кофермент А Рибофлавин ОН Он 0 0 — Р":.0 О=Р— О ОИ .ОН Флавинадениндинуклеотид !АГАВ) ОН,ОН Никотинамидадениндинуклеотнд Оч)А))+) Рис.
8-38. Некоторые коферменты, в состав которых входит адеиозин. Аденоэиновая группа выделена розовой рамкой. Кофермент А (СоА) функционирует в качепве переносчика ацильных групп; ацильная группа (такая как ацил или ацетоацетил) присоединена к СоА через тиоэфирную связь с В-меркаптоэтиламиновым фрагментом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
