Methylglyoxal - Methylglyoxal

Methylglyoxal
Kosterní vzorec
Kuličkový model methylglyoxalu
Jména
Název IUPAC
2-oxopropanal
Ostatní jména
Pyruvaldehyd, 2-oxopropanal
Identifikátory
3D model (JSmol )
3DMet
906750
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
DrugBank
Informační karta ECHA100.001.059 Upravte to na Wikidata
KEGG
PletivoMethylglyoxal
UNII
Vlastnosti
C3H4Ó2
Molární hmotnost72.063 g · mol−1
VzhledŽlutá kapalina
Hustota1.046 g / cm3
Bod varu 72 ° C (162 ° F; 345 K)
Nebezpečí
Piktogramy GHSGHS05: ŽíravýGHS06: ToxickýGHS08: Nebezpečí pro zdraví
Signální slovo GHSNebezpečí
H290, H302, H315, H317, H318, H319, H335, H341
P201, P202, P234, P261, P264, P270, P271, P272, P280, P281, P301 + 312, P302 + 352, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P308 + 313, P310, P312, P321, P330, P332 + 313, P333 + 313, P337 + 313, P362, P363, P390
Související sloučeniny
Příbuzný ketony, aldehydy
Související sloučeniny
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Methylglyoxal (MGO) je organická sloučenina se vzorcem CH3C (O) CHO. Jedná se o redukovaný derivát kyselina pyrohroznová. Jedná se o reaktivní sloučeninu, která se podílí na biologii cukrovka. Methylglyoxal se průmyslově vyrábí degradací sacharidů pomocí nadměrně exprimovaného methylglyoxal syntáza.[1]

Chemická struktura

Plynný methylglyoxal má dva karbonyl skupiny, an aldehyd a a keton. V přítomnosti vody existuje jako hydráty a oligomery. Tvorba těchto hydrátů svědčí o vysoké reaktivitě MGO, která je relevantní pro jeho biologické chování.[2]

Biochemie

Biosyntéza a biodegradace

V organismech vzniká methylglyoxal jako vedlejší produkt několika metabolické cesty.[3] Methylglyoxal vzniká hlavně jako vedlejší produkty glykolýza zahrnující glyceraldehyd-3-fosfát a dihydroxyaceton fosfát. Předpokládá se také, že vzniká degradací acetonu a threoninu.[4] Ilustrující nesčetné cesty k MGO, kyselina aristolochová způsobil u otrávených myší 12násobné zvýšení methylglyoxalu z 18 na 231 μg / mg ledvinového proteinu.[5] Může se tvořit od 3-aminoaceton, což je meziprodukt z threonin katabolismus, stejně jako prostřednictvím peroxidace lipidů. Nejdůležitějším zdrojem však je glykolýza. Zde vzniká methylglyoxal z neenzymatické eliminace fosfátů z glyceraldehydfosfátu a dihydroxyaceton fosfát (DHAP), dva meziprodukty glykolýzy. Tato přeměna je základem potenciální biotechnologické cesty k komoditní chemikálii 1,2-propandiol.[6]

Protože methylglyoxal je vysoce cytotoxický, vyvinulo se několik detoxikačních mechanismů. Jedním z nich je glyoxalázový systém. Methylglyoxal je detoxikován glutathion. Glutathion reaguje s methylglyoxalem za vzniku hemithioacetalu, který se přemění na S-D-laktoyl-glutathion od glyoxaláza I.[7] Tento thioester se hydrolyzuje na D-laktát podle glyoxaláza II.[8]

Biochemická funkce

Methylglyoxal se podílí na tvorbě pokročilé glykační konečné produkty (VĚKY).[4] V tomto procesu reaguje methylglyoxal s volnými aminoskupinami o lysin a arginin a s thiolovými skupinami o cystein tvořící VĚKY. Histony jsou také silně náchylné k modifikaci methylglyoxalem a tyto modifikace jsou zvýšené u rakoviny prsu.[9][10]

VĚKY odvozené z působení methylglyoxalu na arginin.[11]

Biomedicínské aspekty

V důsledku zvýšené hladiny glukózy v krvi má methylglyoxal vyšší koncentrace v diabetici a byl spojen s arteriální aterogeneze. Poškození methylglyoxalem na lipoprotein s nízkou hustotou glykací způsobuje u diabetiků čtyřnásobné zvýšení aterogeneze.[12] Methylglyoxal se váže přímo na nervová zakončení a tím zvyšuje bolestivost chronických končetin diabetická neuropatie.[13][14]

Výskyt, jiný

Methylglyoxal je součástí některých druhů medu, včetně mānuka zlato; zdá se, že má aktivitu proti E-coli a S. aureus a může pomoci zabránit tvorbě biofilmy tvořil P. aeruginosa .[15]

Výzkum naznačuje, že methylglyoxal obsažený v medu nezpůsobuje u zdravých osob zvýšenou tvorbu konečných produktů pokročilé glykace (AGE). [16] [17]

Reference

  1. ^ Lichtenthaler, Frieder W. (2010). "Sacharidy jako organické suroviny". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.n05_n07.
  2. ^ Loeffler, Kirsten W .; Koehler, Charles A .; Paul, Nichole M .; De Haan, David O. (2006). „Tvorba oligomerů ve odpařování vodných roztoků glyoxalu a methylglyoxalu“. Věda o životním prostředí a technologie. 40 (20): 6318–6323. Bibcode:2006EnST ... 40.6318L. doi:10.1021 / es060810w. PMID  17120559.
  3. ^ Inoue Y, Kimura A (1995). "Methylglyoxal a regulace jeho metabolismu v mikroorganismech". Adv. Microb. Physiol. Pokroky v mikrobiální fyziologii. 37: 177–227. doi:10.1016 / S0065-2911 (08) 60146-0. ISBN  978-0-12-027737-7. PMID  8540421.
  4. ^ A b Bellier, Justine; Nokin, Marie-Julie; Lardé, Eva; Karoyan, Philippe; Peulen, Olivier; Castronovo, Vincent; Bellahcène, Akeila (2019). „Methylglyoxal, silný vyvolávač VĚKŮ, spojuje mezi diabetem a rakovinou“. Výzkum diabetu a klinická praxe. 148: 200–211. doi:10.1016 / j.diabres.2019.01.002. PMID  30664892.
  5. ^ Li, YC; Tsai, SH; Chen, SM; Chang, YM; Huang, TC; Huang, YP; Chang, CT; Lee, JA (2012). „Kyselina aristolochová indukovaná akumulace methylglyoxalu a Nε- (karboxymethyl) lysinu: důležitá a nová cesta v patogenním mechanismu nefropatie s kyselinou aristolochovou“. Biochem Biophys Res Commun. 423 (4): 832–7. doi:10.1016 / j.bbrc.2012.06.049. PMID  22713464.
  6. ^ Carl J. Sullivan, Anja Kuenz, Klaus-Dieter Vorlop (2018). "Propanedioly". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a22_163.pub2.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  7. ^ Thornalley PJ (2003). „Glyoxaláza I - struktura, funkce a kritická role v enzymatické obraně proti glykaci“. Biochem. Soc. Trans. 31 (Pt 6): 1343–8. doi:10.1042 / BST0311343. PMID  14641060.
  8. ^ Vander Jagt DL (1993). "Glyoxaláza II: molekulární charakteristiky, kinetika a mechanismus". Biochem. Soc. Trans. 21 (2): 522–7. doi:10.1042 / bst0210522. PMID  8359524.
  9. ^ Galligan JJ, Wepy JA, Streeter MD, Kingsley PJ, Mitchener MM, Wauchope OR, Beavers WN, Rose KL, Wang T, Spiegel DA, Marnett LJ (září 2018). „Posttranslační úpravy argininu odvozené od methylglyoxalu jsou hojnými histonovými značkami“. Proc Natl Acad Sci USA. 115 (37): 9228–9233. doi:10.1073 / pnas.1802901115. PMC  6140490. PMID  30150385.
  10. ^ Zheng Q, Omans ND, Leicher R, Osunsade A, Agustinus AS, Finkin-Groner E, D'Ambrosio H, Liu B, Chandarlapaty S, Liu S, David Y (březen 2019). „Reverzibilní histonová glykace je spojena se změnami v architektuře chromatinu souvisejícími s chorobami“. Nat Commun. 10 (1): 1289. Bibcode:2019NatCo..10.1289Z. doi:10.1038 / s41467-019-09192-z. PMC  6426841. PMID  30894531.
  11. ^ Oya, Tomoko; Hattori, Nobutaka; Mizuno, Yoshikuni; Miyata, Satoshi; Maeda, Sakan; Osawa, Toshihiko; Uchida, Koji (1999). "Methylglyoxal Modifikace proteinu". Journal of Biological Chemistry. 274 (26): 18492–18502. doi:10.1074 / jbc.274.26.18492. PMID  10373458.
  12. ^ Rabbani N; Godfrey, L; Xue, M; Shaheen, F; Geoffrion, M; Milne, R; Thornalley, PJ (26. května 2011). „Glykace LDL methylglyoxalem zvyšuje arteriální aterogenitu. Možný přispěvatel ke zvýšenému riziku kardiovaskulárních onemocnění u cukrovky“. Cukrovka. 60 (7): 1973–80. doi:10.2337 / db11-0085. PMC  3121424. PMID  21617182.
  13. ^ Spektrum: Diabetische Neuropathie: Methylglyoxal verstärkt den Schmerz: DAZ.online. Deutsche-apotheker-zeitung.de (21.05.2012). Citováno 2012-06-11.
  14. ^ Bierhaus, Angelika; Fleming, Thomas; Stojanov, Stojan; Leffler, Andreas; Babes, Alexandru; Neacsu, Cristian; Sauer, Susanne K; Eberhardt, Mirjam; et al. (2012). „Methylglyoxalová modifikace Nav1.8 usnadňuje nociceptivní pálení neuronů a způsobuje hyperalgezii u diabetické neuropatie“. Přírodní medicína. 18 (6): 926–33. doi:10,1038 / nm.2750. PMID  22581285. S2CID  205389296.
  15. ^ Israili, ZH (2014). "Antimikrobiální vlastnosti medu". American Journal of Therapeutics. 21 (4): 304–23. doi:10.1097 / MJT.0b013e318293b09b. PMID  23782759.
  16. ^ Wallace A, Eady S, Miles M, Martin H, McLachlan A, Rodier M, Willis J, Scott R, Sutherland J (2010). „Demonstrace bezpečnosti manuka medu UMF® 20+ v humánní klinické studii se zdravými jedinci“ British Journal of Nutrition. 103 (7): 1023-8. PMID: 20064284
  17. ^ Degen J, Vogel M, Richter D, Hellwig M, Henle T (2013). „Metabolický přechod diethylglyoxalu“ J Agric Food Chem. 61 (43): 10253-60. PMID: 23451712