Биологический каталог




Биохимия природных пигментов

Автор Г.Бриттон

дефосфорилируется с образованием собственно 7,8-дигидронеоптерина (6.42).

7,8-Дигидронеоптерин является ключевым соединением, которое дает начало (по различным разветвляющимся путям) фолиевой кислоте, биоптерину и многим птериновым пигментам животных. До сих пор в отношении последующих разветвлений главного биосинтетического пути и взаимопревращений образующихся продуктов существует некоторая неопределенность. Те разветвления, которые, по последним данным, кажутся наиболее вероятными, приведены на рис. 6.6. Главные особенности, отраженные на этой схеме, таковы: 1) С-6-боко-вые цепи подвергаются постепенному укорочению и модификации, а в положение С-7 вводятся новые заместители; 2) на различных стадиях в ходе модификации боковых цепей 7,8-ди-гидроптериновая структура дегидрируется до более обычных полностью ароматических птеринов. Все природные птерины и дигидроптерины могут быть получены путем различных превращений, однако детали биохимии большинства предполагаемых реакций еще полностью не исследованы.

Весьма вероятно, что димеризация, с помощью которой образуются птерины, подобные дрозоптерину (6.14), .происходит на поздних стадиях биосинтеза, но опять-таки детальные исследования этого процесса не проводились.

Биосинтез рибофлавина (рис. 6.7). Биосинтез рибофлавина у растений и особенно у микроорганизмов также включает разрыв имидазольного кольца GTP и потерю атома С-8. Последующие реакции, однако, отличаются от реакций в случае биосинтеза птеринов. Рибозотрифосфатный заместитель у промежуточного 6-гидрокси-2,4,5-триаминопиримидинового производного (6.43) замещается рибитильной группой (а возможно, превращается в нее), и 2-аминозаместитель рибитилпиримиди-нового продукта (6.44) модифицируется в гидроксильную группу. Затем к промежуточному дигидроксидиаминопиримидиново-му производному (6.45) присоединяется С4-фрагмент (происхождение его неизвестно) с образованием важного промежуточного продукта 6,7-диметил-8-рибитиллюмазина (6.46).

После этого рибофлавин образуется из двух молекул диме-тилрибитиллюмазина под действием рибофлавинсинтазы. В этой реакции С4-остаток, состоящий из углеродных атомов 6 и 7 и связанных с ними метильных заместителей, переносится

о

о

CHO НОН

сн-ю-ф

о снон

A^-N^CHOH

HN"

н

Дигидронеолтерин

I

н

Дигидронеоптеринфосфат

H5N^N^N^ H,N^N^N^ HoN^N-^N^

Н Дигидронеоптерин» СН3 ( 2' 3' циклофосфа'Р

СНОН

О

I

Н

HoN^N^^N/

О

Дигидроптерин

Н

!

Н

Диг идро ксантоптерин

H5N

/

/?

\

I

Н СепиаптеринО

HN

н.

Дити дробио птерин н

ч ?

V

\

СН3

I

СНОН

НОН

\

сн.

СНОН ^ХНОН

1 1 n2N-^NANAcH3

о н

ХризоптериЯ)

птервнами.

о о

(6,47) Рибофлавин ( = 6 20) 4 Рибитиламино 5 амино 2,6дигидроксипиримидии

Рнс. 6.7. Схема пути биосинтеза рибофлавина из GTP (рибитнл=*

= СН.СНОН СНОН СНОН СН2ОН).

с одной молекулы люмазина на другую для достраивания диметилбензольного кольца рибофлавина (6.47).

Получены мутантные штаммы дрожжей Saccharomyces се~ revisiae с нарушенным синтезом рибофлавина, у которых накапливаются предполагаемые промежуточные продукты биосинтеза рибофлавина.

6.2.7. Факторы, контролирующие биосинтез пуринов, птеринов и флавина

Несмотря на то что биосинтетические пути этих соединений тесно взаимосвязаны, факторы, контролирующие их образование, различаются. В случае синтеза рибофлавина у микроорганизмов хорошо изучен генетический контроль и продемонстрирована регуляция через обратную связь конечным продуктом.

На синтез и отложение пуринов, и особенно птеринов, влияют многие факторы. Обычно эти вещества локализованы в специфических пигментных клетках, ксантофорах и эритро-форах, которые не только ответственны за окраску наружных покровов тела животных, но и контролируют изменения окраски, происходящие в ответ на изменения факторов окружающей среды, таких, как цвет поверхности, на которой они находятся. Известен гормональный контроль пигментации, главным образом в ходе созревания и развития организма. Помимо действия на синтез птеринов факторы, контролирующие пигментацию, действуют также на биосинтез каротиноидов и меланинов. Регуляция окраски, характер ее распределения у животных и механизмы изменения окраски будут обсуждаться в гл. 8.

6.3. Феназины

6.3.1. Структура

Дибензопиразиновая структура (6.48) феназина имеет внешнее сходство с изоаллоксазиновым скелетом флавинов.

Феназины представляют собой небольшую группу, состоящую примерно из 30 зачастую ярко окрашенных пигментов, образуемых исключительно бактериями. Как правило, в качестве заместителей в положениях 1 и 6 присутствуют гидрокси- и карбоксигруппы, а к азоту пиразинового кольца присоединен кислород или метильная группа. Наиболее известными природными феназинами являются пиоцианин (6.49) и феназин-N-OK-сидиодинин (6.50). Другими примерами служат оксихлорора-фин (6.51) и аэругинозин В (6.52), содержащие в качестве заместителей карбоксамидную и сульфоновую группы соответственно.

6.3.2. Свойства

Многие феназины, особенно карбоновые кислоты, заметно растворимы в воде и накапливаются в культуральной среде. Часто они образуются в столь высоких концентрациях, что осаждаются в виде плотного осадка. Большинство встречающихся в природе феназинов имеет лишь ограничен(6 48) Основной дибенэопирэзиновый скелет феназинов

сг о- он

(6.51) Оксихлорорафин

(6 52) Аэругинозин В

ную растворимость в органических растворителях, хотя многие из них можно экстрагировать хлороформом из подкисленных водных растворов.

Обычно феназины интенсивно окрашены и позволяют получить широкое разнообразие оттенков. Они характеризуются несколькими полосами поглощения в ультрафиолете и по крайней мере одной главной полосой в видимой области (400—600 нм), которой феназины обязаны своей окраской (рис. 6.8). Большинство феназинов желтые (Xmax=400—450 нм), однако иодинин — пурпурный (Xmax~530 нм), а пиоцианин — синий (Ятах=695 нм). Оксихлорорафин и его дигидропроизводное существуют в форме зеленого я-комплекса.

6.3.3. Распространение

Распространение феназинов ограничено несколькими видами бактерий; Pseudomonas, Streptomyces, Brevibacterium и Nocardia. Иногда, однако, обусловленная феназинами окраска может встретиться и в тканях животных. Так, Pseudomonas является обычным микробным паразитом кожи человека и дру250 300 400 500 600 650

Длина волны, нм

Рис. 6.8. Спектр поглощения света иодииина (6 50) в хлороформе

гих животных; пиоцианин, синтезируемый этим организмом, может в некоторых случаях окрашивать гной зараженных им ран в синий цвет. Сине-зеленая окраска, иногда обнаруживаемая в шерсти овец, также обусловлена пиоцианином из Р.аеги-ginosa.

6.3.4. Биосинтез

Биосинтез феназинов наиболее интенсивно изучался на примере Pseudomonas aeruginosa и P. phenazinium, синтезирующих в основном пиоцианин (6.49) и иодинин (6.50) соответственно. Главные особенности этого биосинтетического пути были выявлены в опытах по включению меченых предшественников, а также при изучении накапливающихся промежуточных продуктов у мутантных штаммов. В то же время детали большинства индивидуальных реакций и катализирующие их ферменты до сих пор не установлены.

Биосинтез феназинов представляет собой еще одну ветвь главного шикиматного пути биосинтеза ароматических соединений (гл. 3 и 4). Предполагаемый путь образования фенази-нового ядра показан на рис. 6.9. Шикимовая кислота (6.3) весьма эффективно включается в феназины. Происхождение атомов азота феназиновой системы пока не известно, однако

СООН

сн2

II

о-с он соон

соон

(6 55) Хоризмовая кислота

предполагается участие в ее образовании азотзамещенного ши-киматного промежуточного продукта (еще не идентифицированного), такого, как (6.54). Может быть также использован альтернативный путь через хоризмовую кислоту (6.55) и ее азотсодержащие производные. Очевидным кандидатом в предшественники ранее считалась антраниловая кислота (6.56), однако сейчас известно, что она в феназины не включается.

Каким бы ни был механизм образования феназин- 1,6-ди-карбоновой кислоты (6.57), в настоящее время ясно, что она является первым феназиновым продуктом и предшественником других феназинов, синтезирующихся по ответвляющимся и альтернативным путям. Некоторые из этих путей показаны на рис. 6.10. Считается, что ОН-группы при С-1 и С-6 вводятся прямым окислительным замещением карбоксильных групп, в то время как ОН-группы в других положениях появляются в результате обычного ароматического гидроксилирования. N-Окисление, приводящее к образованию N-оксидной структуры иодинина, представляет собой ферментативный процесс,

причем роль субстрата в нем могут играть разные феназины. N-Метильный заместитель пиоцианина образуется обычным образом из S-аденозилметионина.

Синтез феназинов бактериями в большой мере зависит от состава культуральной среды и от условий культивирования, однако детали контролирующих и регулирующих этот процесс механизмов остаются невыясненными.

6.3.5. Биологическая активность

Феназины, синтезируемые одним видом, могут оказывать влияние на другие виды и их ткани, причем это влияние осуществляется различными путями. Они были первыми бактериальными продуктами, для которых была показана антибиотическая активность против других микроорганизмов. Бак-териостатические свойства иодинина и пиоцианина сейчас хорошо известны. По-видимому, они обусловлены взаимодействием феназинов с ДНК (преимущественно интеркаляция плоской ароматической системы колец в молекулу ДНК). Есть сообщения, что феназинди-М-оксиды обладают канцеростатиче-ской активностью.

6 5 4

(6 58) феноксазиновая система колец

Некоторое биологическое значение могут иметь также окислительно-восстановительные свойства феназинов. Пиоцианин подавляет активность сукцинатдегидрогеназы мозга, но в то же время активирует некоторые другие дегидрогеназы. Сообщалось об активном поглощении и концентрировании феназинов тканями животных, однако пока не известно, имеет ли какое-либо физиологи

страница 35
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67

Скачать книгу "Биохимия природных пигментов" (3.06Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(25.04.2017)