Фосфоэфирная связь

Cтраница 3

Биологическая функция полипренолов состоит в переносе глюкозы и других Сахаров через клеточные мембраны. In vivo полипренолы и долихолы находятся в виде пирофосфорных эфиров. Во внеклеточном пространстве они под действием ферментов образуют фосфоэфирную связь с молекулой сахара. Такой пренилированный сахарофосфат легко проходит через клеточную мембрану, а в цитоплазме, гидролизуясь, освобождает углевод, который далее утилизируется клеткой. Сами гидрофильные молекулы Сахаров не способны проникнуть сквозь гидрофобную оболочку клетки. [31]

Фосфатидная кислота образуется в организме в процессе биосинтеза три-ацилглицеролов и глицерофосфолипидов как общий промежуточный метаболит; в тканях она присутствует в незначительных количествах. Следует отметить, что все природные глицерофосфолипиды относятся к L-ряду. Различные глицерофосфолипиды отличаются друг от друга дополнительными группировками, присоединенными фосфоэфирной связью к фосфатидной кислоте. [32]

При гидролизе щелочью или РНК-азой полученные данные хорошо воспроизводятся, укладываются в стехиометрические соотношения и хорошо согласуются между собой; можно поэтому надеяться, что эти методы окажутся пригодными для анализа даже очень небольших количеств фрагментов макромолекул. Что же касается фосфодиэстеразы змеиного яда, то ее применение связано с определенными трудностями. В любом случае разрыв 5 -фосфоэфирной связи ( до или одновременно с расщеплением З - фосфоэфирных связей) приводит к появлению нового концевого фрагмента, который в конечном гидролизате будет обнаружен в виде нуклеози-да, так что этот метод можно использовать только в том случае, если и фермент и РНК абсолютно свободны от примесей других нуклеаз. Далее, условия гидролиза следует подобрать таким образом, чтобы специфическое расщепление РНК осуществлялось в максимальной степени, а возможная тепловая, щелочная или катализируемая металлами деградация сводилась к минимуму. [33]

В результате щелочного или нейтрального ( 225J гидролиза рибонуклеотидов ( катализируемого ионами металла) образуются соответствующие нуклеозиды и фосфорная кислота. Для определения расположения фосфатных групп в аденозин-2 5 -дифосфате и аде-нозин-3, 5 -дифосфате оказался полезным гидролиз в аммонийно-формиатном буфере; при гидролизе 2, 5 -изомера образуется аденозин, аденозин-2 - фосфат, аденозин-5 - фосфат и лишь в очень незначительном количестве аденозин - З - фосфат. Структура этих синтетических дифосфатов была подтверждена при помощи моно-эстеразы, специфически расщепляющей З - фосфоэфирную связь в аденозин-3 5 -дифосфате. [34]

В щелочной среде соединение XX превращается в 3, ( 2) - фосфоуридилил - ( 5 - - М) - фенилаланин. Состав гидро-лизатов показывает, что отщепление аминокислоты в щелочной среде связано с гидролизом 2: З - циклофосфаминокислотной группировки. Поскольку фосфоамидная связь в щелочной среде устойчива, а Р-0-связь гидролизуется, очевидно, что механизм этой реакции может включать предварительное расщепление фосфоэфирной связи цикло-фосфата. В результате этого образуется очень неустойчивое соединение типа XIII, а, которое, как это было показано выше, легко превращается в циклофосфат с одновременным элиминированием аминокислоты. Поэтому лабильность соединения XX даже в нейтральной среде показывает, что амидирование циклофосфата приводит к уменьшению прочности фосфатного цикла, так что он расщепляется даже под воздействием молекул воды. Такое поведение соединения XX подтверждает механизм расщепления аминокислотного производного XVIII по пути 2 ( см. стр. [35]

АМФ оказывает влияние и на дефосфорилирование белков, к-рое осуществляется под действием протеинфосфатаз. Так, Протеинкиназа фосфорилирует один из белков, в результате чего он приобретает св-ва ингибировать фосфата-зу 1 - фермент, катализирующий дефосфорилирование. Метаболизм цАМФ осуществляют два фермента - аденил-атциклаза, катализирующая синтез цАМФ из АТФ, и фосфодиэстераза цАМФ, к-рая катализирует гидролиз цАМФ по З - фосфоэфирной связи с образованием 5 -адено-зинмонофосфата. [36]

Известны два основных типа реакций, приводящих к расщеплению фосфоэфирных связей. Они могут разрываться в результате расщепления связи Р - О при межмолекулярной или внутримолекулярной нуклеофильной атаке атома фосфора. К этому типу относятся реакции гидролиза фосфомоноэфирных связей в моно-нуклеотидах и фосфодиэфирных связей в нуклеозидциклофосфатах и полирибонуклеотидах, катализируемые кислотами, щелочами и другими основаниями, а также соединениями тяжелых металлов. Расщепление фосфоэфирных связей может происходить также вследствие разрыва связи С-О в фосфомоно - и фосфодиэфирах, имеющих в углеводном остатке карбонильную группу в р-положе-нии по отношению к фосфоэфирной связи. [37]

Первая группа объединяет реакции, связанные с повреждением оснований, последовательность которых определяет специфичный генетический код ДНК. Эти реакции, приводящие к потере отдельных оснований или к замене одних оснований другими, мы объединяем под общим названием декодирования ДНК. Вторая группа объединяет реакции, связанные с повреждением углеводной части ДНК - дезоксирибозы, участвующей в образовании продольных фосфоэфирных связей. Эти реакции, приводящие к одиночным и двойным разрывам продольных связей непосредственно при облучении или по прошествии некоторого времени после облучения, мы объединяем под общим названием деполимеризации ДНК. [38]

Если принять во внимание способ образования нуклеиновых кислот при биосинтезе ( т.е. синтезе в живых организмах или с помощью ферментных систем, выделенных из живых организмов), то их следует рассматривать как полимеры, образованные нуклеозид-5 - фосфатами. При этом каждый остаток фосфорной кислоты мономера, кроме концевого, связан фосфоэфирной связью с 3 - ОН-груп-пой соседнего мономерного звена. На рис. 7 приведена структура примыкающих к концам фрагментов нуклеиновой кислоты с некоторой произвольной последовательностью нуклеотидов. Видно, что все остатки фосфорной кислоты, кроме одного, образуют фосфодиэфирные группы и все 3 -гидроксигруппы, кроме одной, участвуют в образовании фосфоэфирных связей. Остаток, содержащий 5 -фосфомоноэфирную группу, называют 5 -концевым, а остаток, содержащий не-этерифицированную 3 -гидроксигруппу, - 3 -концевым. [39]

Кроме того, следует учитывать, что карбоксильная группа обладает большим / - эффектом по сравнению с метоксикарбонильной группой. Поэтому в нуклеотидиламинокислотах свободная пара электронов фос-фоамидного азота может быть в некоторой степени оттянута в сторону карбоксила, так что способность азота к протонизации уменьшается, в результате чего фосфоамидная связь несколько стабилизируется. В то же время это ведет к тому, что протонизация фосфоамидной группы осуществляется двояко: протон связывается не только с азотом, но и с кислородом. Соответственно этому имеют место два конкурирующих процесса: расщепление фосфоамидной и расщепление фосфоэфирной связей. Принимая во внимание вышеизложенное, можно было ожидать, что введение в молекулу нуклеотидил - ( 5 - - N) - аминокислоты дополнительной функциональной группы, способной к образованию водородной связи, должно еще более увеличивать лабильность фосфоэфирной связи. [41]

Для группы соединений, среди которых наиболее известным является АТФ, было показано, что при отнесении рассматриваемых изменений энергии к образованию связей вместо энтальпии лучше пользоваться величинами свободной энергии. Получающиеся при этом величины соответствуют свободным энергиям переноса связей. Расчеты основываются на уменьшении свободной энергии, сопровождающем перенос отдельной группы, такой например как фосфатная, на воду; в этом случае говорят о свободной энергии гидролиза. Хотя гидролиз АТФ, если его рассматривать изолированно, энергетически расточителен и неясно, реализуется ли он в процессе метаболизма, тем не менее свободная энергия этого процесса используется в качестве стандарта, по которому можно сравнивать АТФ с другими членами группы. Символ - используется для обозначения отдельной связи, вокруг которой локализована энергия. Так, молекулу АТФ сокращенно обозначают А - Р - ф-ф - ф ( где А - аденин, а Р - рибоза), для того чтобы подчеркнуть отличие высокоэнергетических пирофосфатных связей от фосфоэфирной связи, соединяющей рибозу с первой фосфатной группой. [42]

Схема определения концевых групп. [43]

Методические приемы определения нуклеотидной последовательности сводятся главным образом к контролируемому расщеплению РНК различными по специфичности ферментами и хроматографическому разделению продуктов гидролиза. Анализируя продукты гидролиза на различных его стадиях и применяя подходящие наборы, гидролизую-щих ферментов, определяют состав каждого из таких фрагментов, восстанавливают порядок соединения фрагментов друг с другом и в конце концов устанавливают последовательность нуклеотидов во всей цепи РНК-РНК, первичная структура - строение молекул РНК, при котором нуклеотиды последовательно соединены друг с другом. Для понимания первичной структуры РНК наиболее важна природа межнуклеотидных связей. Известно, что щелочной гидролиз РНК сопровождается, нейтрализацией щелочи. Отсюда следует, что все или часть фосфорнокислых групп принимает участие в образовании межнуклеотидных связей. Под влиянием азотистой кислоты азотистые основания в цельной РНК дезаминиру-ются, но РНК при этом не расщепляется, что свидетельствует о том, что аминогруппы оснований к образованию межнуклеотидных связей отношения не имеют. Как показывает спектрометрическое титрование, в образовании межнуклеотидных связей не принимают участия кетогруппы гуанина и урацила. При ферментативном гидролизе РНК фосфодиэстеразой змеиного яда образуется смесь 5 -монофосфатоввсех четырех нуклео-зидов. Это значит, что в образование межнуклеотидных связей вовлечены С-5 - атомы. При щелочном же гидролизе образуется смесь нуклеозид-2 - и нуклеозид - З - монофос-фатов. Отсюда можно заключить, что межнуклеотидные связи возникают при наличии фосфоэфирных групп, соединяющих С-5 - одного нуклеотида с атомами С-2 С-3 соседнего с ним нуклеотида. Поскольку при гидролизе РНК фосфодиэстеразой селезенки образуется моль нуклеозид-3 - фосфата, то присутствие в нативной РНК фосфоэфирных связей ( С-2) - ( C-5 j исключается. На этой схеме буквами р и х обозначены места разрывов фосфодиэфирных связей соответственно фосфодиэстеразой змеиного яда и фосфодиэстеразой селезенки. [44]

Страницы: 1 2 3