A pillangóktól a folsavon és a metotrexáton át a programozott sejthalálig
Kezdeti lépések (Hopkins 1889-95): Lepkék szárnyából sárga és narancsvörös pigmentet izolált: megállapította hogy ezek hidroxipurinokhoz hasonló vegyületek
O
N
pl. xantin
H3C
N
laktám forma HN O
O
H
N H
teofilin
OH
laktim forma HO
N N
N
N
O
H
N
N
CH3
N
(koffein, teobromin)
N
Purinváz: 2 gy r : H
pirimidin + imidazol gondok: • kevés pigment / lepke • a pigmentek szerves oldószerben nem oldódnak • az izolátum hevítésre bomlik elszenesedik • kvantitatív analízis során rossz adatokat kapott a tökéletlen égés miatt
kérdés: miért gondolhatta Hopkins, hogy amit izolált az egy hidroxipurin származék lehet? Talán azért mert addigra az orvoslás kapcsán ekkor már jól ismerték ezt a vegyületcsaládot: - vizelet (cukorbetegség, köszvény [húgyk ]) - a húgysavkoncentráció köszvényes beteg vizeletében magas sok húgysav van még a hüll és madárürülékben (guanóban) (Fourcroz, 1805) ami a l porgyártás miatt volt fontos Húgysav szerkezetvizsgálata: Wöhler és Liebig, 1838 Húgysav szerkezetbizonyítása: Medikus, 1875
Purinvázas vegyületek:
O
O N
HN
laktám forma:
HN
N H
N H
O
N H
N H
OH
N
N
H N
N
N H
N
HO
O
O
OH
laktim forma:
H N
OH N
HO
xantin
N
húgysav amely szerves oldószerekben alig oldódik legrégebben ismert purinvázas vegyület (Scheele és Bergman, 1776)
A pteridin-pigmentek helyes szerkezetmeghatározása (Wieland, 1924): aki mellesleg izolálta az antamanidot az amanitin antitoxinját az α-amanitin egy halálos méreg (LD50 oral 0.1mg/kg), az amanita phalloides gomba hatóanyaga egy RNS polimeráz II inhibitor (ciklopeptid 8 as.)
a pteridin-pigmentek két legelterjedtebb alkotóeleme: OH
1, xantopterin N3 H 2N
4 1
N
N 5
OH 6 7
N
2-amino-4,6-dihidroxipteridin
2, leukopterin
N3 H 2N
4 1
N
N 5
OH 6 7
N
OH
(2-amino-6,7-dihidroxipteridin)
Kiderült, hogy a pteridinek általánosan elterjedt vegyületek
A pteridin kémiai szintézise (Jones, 1948 ):
N1
NH2
5 3
O +
4
N
NH2
O
N3
CH CH
N
4
5
8
1
-2H2O
N
4,5 - diaminopirimidin + glioxál (alkoholos oldata)
6 7
N
pteridin alkoholból kristályosítva fakósárga vegyület op.=140 °C
Pteridin származékok: pteroil-glutaminsav ( folsav, B10 vitamin) narancssárga krist. vegy., hevítésre bomlik,
O
OH N
N H 2N
CH2
N H
N
N
C
N
H C
H
CH2
COOH
CH2 COOH
pirimidin rész pirazin rész aminobenzoesav rész glutaminsav rész
Folsav: Peterson (1940-41) izolálta el ször májból majd éleszt b l, kés bb spenótból és más növények leveléb l. Innen kapta a nevét (folium = növénylevél)
O
OH
Szerkezetbizonyítás:
N
N
(Angier és Waller 1945-48)
H2N
CH2
N
C
H N
N
H C
H
CH2
COOH
CH2
N
OH
A) folsav lúgos hidrolízise O2 áramban
COOH
COOH
N
N H2N
N
N
2-amino 4-hidroxipteridin-6-karbonsav B) erélyes savas hidrolízis (pH= 4, T= 120°C) COOH HN
L-glutaminsav -H2O
C O
CH CH2 C H2
piroglutaminsav C) H2SO3 (kénessav) 32 °C OH N
N H2N
H
N
N
C
O
O
+
H2N
C
N
H C
H
CH2
COOH
CH2 COOH
2-amino 4-hidroxi 6formilpteridin
N-(4-aminobenzoil)-L-glutaminsav
A folsav kémiai szintézise: O
OH NH2
N
Br
N
C
+
CH
NH2
2,4,5-triamino 6-hidroxipirimidin
H2N
Br
CH
+ H2N
CH2
N
H C
H
CH2
COOH
CH2
O
COOH
2,3-dibrómpropanal α,β -dibróm propionaldehid
-2HBr - H2O - 2H
N-(4-aminobenzoil) -L-glutaminsav vizes / alkoholos oldat (pH 4), spontán dehidrogénez dik
≈20% hozammal kapjuk ≈a nyers pteroilglutaminsav (folsav) ismételt átcsapás (lúgos oldat, pH beállítása) tiszta folsav
A folsav biológiai jelent sége: • C1 anyagcserében metilcsoport-hordozó • nukleotidok szintézisénél fontos
Metotrexát NH2 N
N H2 N
N
N
CH2
CH3
O
N
C
N
H C
H
CH2
COOH
CH2 COOH
• Enzimgátló (dihidrofolát-reduktáz) • Csökken a tetrahidrofolát (THF) szint • Ezáltal a DNS szintézist gátolja: erre leginkább a gyorsan osztódó (pl. rákos) sejtek a legérzékenyebbek
dUTPáz (antagonisták)
dUTPáz
dUTP
DNS
dUMP
“Fluoruracil” (FdUMP)
TS
N5,N10-metiléntetrahidrofolát
DHF reduktáz
metotrexát
dTMP dTTP
dihidrofolát
dTDP
Programozott sejthalál el idézhet :
- a dUTP szint növelésével (dTTP szint csökkentésével) -antagonisták segítségével : - dUTPáz antagonisták - fluoruracil, metotrexát O CH2
OH
N5,N10-metiléntetrahidrofolát:
N
N H2N
N
OH
tetrahidrofolát:
N H2 N
N
N CH2
N H
H N
H2 N
H
CH2
CH2 ∗
N
C
H
N
H C
H
CH2
COOH
CH2 COOH
O
N H
COOH
CH2
O
CH2
N H
N
H C
N H
N
N
N
COOH
OH
dihidrofolát:
C
C
N
H C
H
CH2
COOH
CH2 COOH
DNS javító mechanizmusok: timin
A DNS polimeráz beépíti a DNS-be a dUTP/dTTP -t ezek relatív koncentrációjának függvényében
O H
CH3
N
O
N
„ártatlan” helyettesítés
H
O
„Base Excision Repair”
O N
Uracil eliminálása a DNS-b l
N
NH2
uracil
N O
oxidativ dezaminálás mutagén 500/nap/genom
N
citozin
O O
H
O
H O
N N
HO
P OH
O O
P OH
O O
P
N
O
O
N
O
OH
uracil OH
H
2-dezoxi-β-D-ribóz uridin uridin-5'-trifoszfát
1828: Wöhler és az életer (vis vitalis) igaz története K
O
C
+
N
NH4 Cl
kálium-cianát
ammónium-klorid -KCl
NH4 O
C
vizes oldat bepárlása ammónium-cianát
N
két határszerkezet NH4 N
C
ammóniumizocianát
O
izomerizáció H
δ+
N
C
O
NH3
izocianánsav + ammónia
nukleofil addició H
N
C
O
NH3
H
intramolekuláris protontranszfer N
C
O
H
NH2 H2N C
„vis vitalis”
H2N
O
karbamid
„vizeletb l lett az egész organikus kémia” (vegyészopera, a kórus Pancser Etelka felelete kapcsán)
