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
O H3C
N
HN
laktám forma
N
O
pl. xantin
H
N
O
H
OH
laktim forma HO
N
N
N N
N
CH3
teofilin (koffein, teobromin)
N
N
H
N H
Purinváz: 2 gyűrű:
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
pirimidin + imidazol kérdés: miért gondolhatta Hopkins 1890 körül, 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 [húgykő]) - a húgysavkoncentráció köszvényes beteg vizeletében magas sok húgysav van még a hüllő és madárürülékben (guanóban) (Fourcroz, 1805) ami a lőporgyártás miatt volt fontos Húgysav szerkezetvizsgálata: Wöhler és Liebig, 1838 Húgysav szerkezetbizonyítása: Medikus, 1875
Purinvázas vegyületek: O
O N
HN
laktám forma:
H N
HN
O N H
O
N H
OH
OH
N
N
laktim forma:
N H
N H
O
H N
N
OH
HO
N
xantin
N H
HO
N
N
húgysav
amely szerves oldószerekben alig oldódik legrégebben ismert purinvázas vegyület (Scheele és Bergman, 1776)
Purinvázas vegyületek:
A pteridin-pigmentek helyes szerkezetmeghatározása Wieland (1924) nevéhez füződik. (Aki mellesleg izolálta az antamanidot az amanitin antitoxinját az a-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
4
N 6 7
1
H 2N
OH
5
N
2-amino-4,6-dihidroxipteridin
2, leukopterin
N3
N
4
N 6 7
1
H2N
OH
5
N
N
OH
(2-amino-6,7-dihidroxipteridin)
Kiderült, hogy a pteridinek általánosan elterjedt vegyületek
A pteridin kémiai szintézise (Jones, 1948 ): NH2
N1
O
5
N3
CH +
3
4
N
CH
NH2
O
-2H2O
4,5 - diaminopirimidin + glioxál (alkoholos oldata)
N
4
5 6
1
8
N
N
7
pteridin alkoholból kristályosítva fakósárga vegyület op.=140 °C
Pteridin származékok: pteroil-glutaminsav : B10 vitamin, folsav narancssárga krist. vegy., hevítésre bomlik O
OH N
CH2
N H2N
N
C
H N
Peterson (1940-41) izolálta először májból, majd élesztőből,
N
H C
H
CH2
COOH
CH2
N
COOH
pirimidin
pirazin
aminobenzoesav
glutaminsav
később spenótból és más növények leveléből. Innen kapta a nevét (folium = növénylevél)
O
OH
Szerkezetbizonyítás:
N N
N
C
H
(Angier és Waller 1945-48) H2N
CH2
N
N
H C
H
CH2
COOH
CH2
N
COOH
A. folsav lúgos hidrolízise O2 áramban:
OH COOH
N N
2-amino 4-hidroxipteridin-6-karbonsav H2N
N
N
B. erélyes savas hidrolízis (pH= 4, T= 120°C):
COOH
L-glutaminsav
HN -H2O
C O
CH CH2 C H2
piroglutaminsav
C. H2SO3 /kénessav (T= 32 °C): OH
H N
C
N H2N
N
N
2-amino 4-hidroxi 6formilpteridin
O
O
+
H2N
C
N
H C
H
CH2
COOH
CH2 COOH
N-(4-aminobenzoil)-L-glutaminsav
A folsav kémiai szintézise: O
OH NH2
N
Br
N
NH2
H2N
Br
C
CH
+ H2N
CH2
N
H C
H
CH2
+
CH
COOH
CH2
O
COOH
2,4,5-triamino 6-hidroxipirimidin
2,3-dibrómpropanal a,b -dibróm propionaldehid
-2HBr - H2O - 2H
N-(4-aminobenzoil) -L-glutaminsav vizes / alkoholos oldat (pH 4), spontán dehidrogéneződik
20% hozammal kapjuk a nyers pteroilglutaminsav (folsav) ismételt átcsapás (lúgos oldat, pH beállítása) tiszta folsav
A folsav biológiai jelentősége: • C1 anyagcserében metilcsoport-hordozó • nukleotidok szintézisénél fontos
Metotrexát NH2 N N H2N
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
Programozott sejthalál előidézhető: - a dUTP szint növelésével (dTTP szint csökkentésével) -antagonisták segítségével : - dUTPáz antagonisták - fluoruracil, metotrexát
dUTPáz (antagonisták) O
dUTP
OH
dUTPáz
N5,N10-metiléntetrahidrofolát
dUMP
DNS
“Fluoruracil” (FdUMP)
N
C
N
N
H C
H
CH2
CH2
N
COOH
CH2 H2N
N
N H
COOH
tetrahidrofolát: O
OH
DHF reduktáz
TS
dTMP dTDP
N H2N
N
CH2
N H
N
N H
CH2
N
N H
N H
metotrexát O
N
H2N
H N
dihidrofolát OH
dTTP
CH2
C
N
H C
H
CH2
COOH
CH2 COOH
C
N
H C
H
CH2
COOH
CH2 COOH
A DNS polimeráz DNS javító mechanizmusok: beépíti a DNS-be a dUTP/dTTP -t timin ezek relatív koncentrációjának O függvényében H
CH3
N O
N
„ártatlan” helyettesítés
O
H N O
„Base Excision Repair”
Uracil eliminálása a DNS-ből
N
NH2
O O
H N
H
uracil
N
HO O
O
N
citozin
oxidativ dezaminálás mutagén 500/nap/genom
O
N
P
O O
P
O O
P
O
O
OH
OH
N
O
N OH
uracil OH
H
2-dezoxi-b-D-ribóz uridin
uridin-5'-trifoszfát
1828: Wöhler és az életerő (vis vitalis) igaz története K
O
C
N
NH4 Cl
+
ammónium-klorid
kálium-cianát
-KCl (vizes oldat bepárlása)
ammónium-cianát NH4 O
C
N
NH4 N
két határszerkezet
C
O
ammónium-izocianát
izomerizáció H
N
C
O
NH3
izocianánsav + ammónia
nukleofil addició H N
C
O
NH3
intramolekuláris protontranszfer H N
C
O
H
„vizeletből lett az egész organikus kémia” (vegyészopera, a kórus Pancser Etelka felelete kapcsán)
NH2 H 2N
„vis vitalis”
C H 2N
O
karbamid
