Янтарная кислота - Википедия - Succinic acid

Янтарная кислота
Bernsteinsäure2.svg
Шарик из молекул янтарной кислоты из xtal.png
Образец янтарной кислоты.jpg
Имена
Предпочтительное название IUPAC
Бутандиовая кислота[1]
Другие имена
Янтарная кислота[1]
1,4-бутандиовая кислота
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard100.003.402 Отредактируйте это в Викиданных
Номер EE363 (антиоксиданты, ...)
UNII
Характеристики
C4ЧАС6О4
Молярная масса118.088 г · моль−1
Плотность1,56 г / см3[2]
Температура плавления 184–190 ° С (363–374 ° F, 457–463 К)[2][4]
Точка кипения 235 ° С (455 ° F, 508 К)[2]
58 г / л (20 ° С)[2] или 100 мг / мл[3]
Растворимость в Метанол158 мг / мл[3]
Растворимость в Этиловый спирт54 мг / мл[3]
Растворимость в Ацетон27 мг / мл[3]
Растворимость в Глицерин50 мг / мл[3]
Растворимость в Эфир8,8 мг / мл[3]
Кислотность (пKа)пKа1 = 4.2
пKа2 = 5.6
-57.9·10−6 см3/ моль
Опасности
точка возгорания 206 ° С (403 ° F, 479 К)[2]
Родственные соединения
Другой анионы
сукцинат натрия
пропионовая кислота
малоновая кислота
Масляная кислота
яблочная кислота
Винная кислота
фумаровая кислота
валериановая кислота
глутаровая кислота
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Янтарная кислота (/səkˈsɪпɪk/) это дикарбоновая кислота с химическая формула (CH2)2(CO2ЧАС)2.[5] Название происходит от латинского сукцинум, смысл Янтарь. В живых организмах янтарная кислота принимает форму анион, сукцинат, который выполняет несколько биологических ролей как промежуточный метаболизм превращается в фумарат ферментом сукцинатдегидрогеназой в комплексе 2 электронная транспортная цепь который участвует в производстве АТФ и в качестве сигнальной молекулы, отражающей состояние клеточного метаболизма.[6] Он продается как пищевая добавка. E363. Сукцинат образуется в митохондрии через цикл трикарбоновых кислот (TCA). Сукцинат может выходить из митохондриального матрикса и функционировать в цитоплазме, а также во внеклеточном пространстве, изменяя паттерны экспрессии генов, модулируя эпигенетический пейзаж или демонстрация гормоноподобных сигналов.[6] Таким образом, сукцинат связывает сотовые метаболизм, особенно образование АТФ, для регуляции клеточной функции. Нарушение регуляции синтеза сукцината и, следовательно, синтеза АТФ, происходит при некоторых генетических митохондриальных заболеваниях, таких как Синдром Ли, и Синдром меласа, и деградация может привести к патологическим состояниям, таким как злокачественный трансформация воспаление и повреждение тканей.[6][7][8]

Физические свойства

Янтарная кислота - белое твердое вещество без запаха с очень кислым вкусом.[5] В водный раствор, янтарная кислота легко ионизирует с образованием его сопряженного основания, сукцината (/ˈsʌksɪпт/). Как дипротоновая кислота, янтарная кислота претерпевает две последовательные реакции депротонирования:

(CH2)2(CO2ЧАС)2 → (CH2)2(CO2H) (CO2) + H+
(CH2)2(CO2H) (CO2) → (CH2)2(CO2)22− + H+

ПКа из этих процессов 4,3 и 5,6 соответственно. Оба аниона бесцветны и могут быть выделены в виде солей, например, Na (CH2)2(CO2H) (CO2) и Na2(CH2)2(CO2)2. В живых организмах содержится в первую очередь сукцинат, а не янтарная кислота.[5]

Как радикальный группа называется сукцинил (/ˈsʌksɪпəl/) группа.[9]

Как и большинство простых одно- и дикарбоновых кислот, он не вреден, но может вызывать раздражение кожи и глаз.[5]

Производство и общие реакции

Коммерческое производство

Исторически янтарную кислоту получали из Янтарь путем дистилляции и поэтому был известен как спирт янтаря. Общие промышленные маршруты включают гидрирование из малеиновая кислота, окисление 1,4-бутандиол, и карбонилирование из этиленгликоль. Сукцинат также производится из бутан через малеиновый ангидрид.[10] Мировое производство оценивается в 16 000–30 000 тонн в год с годовым темпом роста 10%.[11]

Генно-инженерный кишечная палочка и Saccharomyces cerevisiae предлагаются для промышленного производства путем ферментации глюкоза.[12][13]

Химические реакции

Янтарная кислота может дегидрироваться до фумаровая кислота или быть преобразованными в диэфиры, такие как диэтилсукцинат (CH2CO2CH2CH3)2. Этот диэтиловый эфир является субстратом в Конденсация Стоббе. Обезвоживание янтарной кислоты дает янтарный ангидрид.[14] Сукцинат может использоваться для получения 1,4-бутандиола, малеинового ангидрида, сукцинимида, 2-пирролидинона и тетрагидрофуран.[12]

Приложения

В 2004 году сукцинат был помещен в список 12 основных химических веществ, получаемых из биомассы, Министерства энергетики США.[15]

Прекурсор полимеров, смол и растворителей

Янтарная кислота - это предшественник некоторым полиэфиры и компонент некоторых алкидные смолы.[10] 1,4-бутандиол (BDO) можно синтезировать с использованием янтарной кислоты в качестве предшественника.[16] Автомобильная и электронная промышленность в значительной степени полагаются на BDO при производстве соединителей, изоляторов, колпаков для колес, ручек переключения передач и усиливающих балок.[17] Янтарная кислота также служит основой некоторых биоразлагаемых полимеров, которые представляют интерес для применения в тканевой инженерии.[18]

Ацилирование с янтарной кислотой называется сукцинация. Чрезмерная сучка возникает, когда к субстрату добавляется более одного сукцината.

Пищевая и диетическая добавка

Как пищевая добавка и пищевая добавка янтарная кислота общепризнанно безопасным посредством Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.[19] Янтарная кислота используется в основном как регулятор кислотности[20] в пищевой промышленности и производстве напитков. Он также доступен в качестве ароматизатора, вносящего несколько кислый и вяжущий компонент во вкус умами.[12] Как наполнитель в фармацевтических продуктах он также используется для контроля кислотности[21] или как противоион.[12] Лекарства, содержащие сукцинат, включают: метопролола сукцинат, суматриптана сукцинат, Доксиламин сукцинат или же солифенацина сукцинат.

Биосинтез

Цикл трикарбоновой кислоты (ТСА)

Сукцинат является ключевым промежуточным звеном в цикл трикарбоновых кислот, первичный метаболический путь, используемый для производства химической энергии в присутствии O2. Сукцинат образуется из сукцинил-КоА ферментом сукцинил-КоА синтетаза в GTP /АТФ -производственный этап:[22]:Раздел 17.1

Сукцинил-КоА + NDP + Pi → Сукцинат + CoA + NTP

Катализируется ферментом сукцинатдегидрогеназа (SDH), сукцинат впоследствии окисляется до фумарат:[22]:Раздел 17.1

Сукцинат + FAD → Фумарат + FADH2

SDH также участвует в митохондриальной электронная транспортная цепь, где он известен как респираторный комплекс 2. Этот ферментный комплекс представляет собой 4 субъединицы мембраносвязанного липопротеина, который связывает окисление сукцината с восстановлением убихинон через промежуточные электронные носители FAD и три кластера 2Fe-2S. Таким образом, сукцинат служит прямым донором электронов в цепи переноса электронов и сам превращается в фумарат.[23]

Нажмите на гены, белки и метаболиты ниже, чтобы ссылки на соответствующие статьи. [§ 1]

[[Файл:
TCACycle_WP78К статьеК статьеК статьеК статьеПерейти в HMDBК статьеК статьеК статьеПерейти в HMDBПерейти в HMDBК статьеПерейти на WikiPathwaysК статьеК статьеК статьеПерейти на WikiPathwaysК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеПерейти на WikiPathwaysК статьеК статьеК статьеПерейти в HMDBК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеПерейти на WikiPathwaysК статьеПерейти на WikiPathwaysПерейти в HMDBК статьеПерейти на WikiPathwaysК статьеПерейти в HMDBК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статье
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
TCACycle_WP78К статьеК статьеК статьеК статьеПерейти в HMDBК статьеК статьеК статьеПерейти в HMDBПерейти в HMDBК статьеПерейти на WikiPathwaysК статьеК статьеК статьеПерейти на WikiPathwaysК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеПерейти на WikiPathwaysК статьеК статьеК статьеПерейти в HMDBК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеПерейти на WikiPathwaysК статьеПерейти на WikiPathwaysПерейти в HMDBК статьеПерейти на WikiPathwaysК статьеПерейти в HMDBК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статьеК статье
| {{{bSize}}} px | alt = TCACycle_WP78 редактировать ]]
  1. ^ Интерактивную карту путей можно редактировать на WikiPathways: "TCACycle_WP78".

Редуктивная ветвь цикла TCA

Альтернативно сукцинат может образовываться за счет обратной активности SDH. В анаэробных условиях некоторые бактерии, такие как А. сукциногены, A. succiniciproducens и М. succiniciproducens, запустите цикл TCA в обратном порядке и преобразуйте глюкозу в сукцинат через промежуточные соединения оксалоацетат, малат и фумарат.[24] Этот путь используется в метаболической инженерии для получения сукцината для использования человеком.[24] Кроме того, янтарная кислота, образующаяся при ферментации сахара, придает ферментированным спиртам сочетание солености, горечи и кислотности.[25]

Накопление фумарата может стимулировать обратную активность СДГ, тем самым увеличивая образование сукцината. В патологических и физиологических условиях малат-аспартатный челнок или шаттл пуриновый нуклеотид может увеличить митохондриальный фумарат, который затем легко превращается в сукцинат.[26]

Глиоксилатный цикл

Сукцинат также является продуктом глиоксилатный цикл, который превращает две двухуглеродные ацетильные единицы в четырехуглеродный сукцинат. Глиоксилатный цикл используется многими бактериями, растениями и грибами и позволяет этим организмам существовать на соединениях, дающих ацетат или ацетил-КоА. Путь избегает декарбоксилирование этапы цикла TCA через фермент изоцитратлиаза который раскалывает изоцитрат в сукцинат и глиоксилат. Произведенный сукцинат затем доступен для производства энергии или биосинтеза.[22]:Раздел 17.4

ГАМК шунт

Сукцинат - это точка входа для гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) шунтируется в цикл ТСА, замкнутый цикл, который синтезирует и перерабатывает ГАМК.[27] Шунт GABA служит альтернативным путем для преобразования альфа-кетоглутарат в сукцинат, минуя промежуточный сукцинил-КоА цикла TCA и вместо этого производя промежуточный GABA. Трансаминирование и последующее декарбоксилирование альфа-кетоглутарата приводит к образованию ГАМК. Затем ГАМК метаболизируется ГАМК трансаминаза к янтарный полуальдегид. Наконец, янтарный полуальдегид окисляется янтарная полуальдегиддегидрогеназа (SSADH) для образования сукцината, повторного входа в цикл TCA и закрытия цикла. Ферменты, необходимые для шунта ГАМК, экспрессируются в нейронах, глиальных клетках, макрофагах и клетках поджелудочной железы.[27]

Биологические роли сукцината. Внутри митохондрий сукцинат служит промежуточным звеном в нескольких метаболических путях и способствует образованию АФК. Вне митохондрий сукцинат функционирует как внутриклеточная, так и как внеклеточная сигнальная молекула. OOA = оксалоацетат; a-KG = альфа-кетоглутарат; GLUT = глутамат; ГАМК = гамма-аминомасляная кислота; SSA = янтарный полуальдегид; PHD = пролилгидроксилаза; HIF-1a = фактор, индуцируемый гипоксией 1a; TET = Ten-Eleven Translocation Enzymes; JMJD3 = гистоновая деметилаза Jumonji D3

Клеточный метаболизм

Метаболическое промежуточное звено

Сукцинат производится и концентрируется в митохондрии и его основная биологическая функция - метаболическая средний.[6][22]:Раздел 17.1 Все метаболические пути, которые связаны с циклом TCA, включая метаболизм углеводов, аминокислот, жирных кислот, холестерина и гема, зависят от временного образования сукцината.[6] Промежуточный продукт становится доступным для процессов биосинтеза через несколько путей, включая восстановительную ветвь цикла TCA или цикл глиоксилата, которые способны управлять чистым производством сукцината.[24][27] У грызунов концентрация митохондрий составляет примерно ~ 0,5 мМ.[6] в то время как концентрация в плазме составляет всего 2–20 мкМ.[28]

Производство ROS

Активность сукцинатдегидрогеназы (SDH), которая взаимно превращает сукцинат в фумарат, участвует в митохондриальной активные формы кислорода (ROS) производство путем направления потока электронов в цепи переноса электронов.[6][23] В условиях накопления сукцината быстрое окисление сукцината SDH может привести к обратный перенос электронов (RET).[29] Если митохондриальный респираторный комплекс III не может принять избыточные электроны, поступающие в результате окисления сукцината, он заставляет электроны течь назад по цепи переноса электронов. RET в митохондриальный респираторный комплекс 1, комплекс, обычно предшествующий SDH в цепи переноса электронов, приводит к продукции ROS и создает прооксидантное микроокружение.[29]

Дополнительные биологические функции

В дополнение к своей метаболической роли сукцинат служит внутриклеточной и внеклеточной сигнальной молекулой.[6][26] Экстрамитохондриальный сукцинат изменяет эпигенетический ландшафт, подавляя семейство 2-оксоглютерат-зависимые диоксигеназы.[26] Альтернативно сукцинат может попадать в внеклеточная среда и кровоток, где он распознается рецепторами-мишенями.[30] В общем, утечка из митохондрий требует перепроизводства или недостаточного потребления сукцината и происходит из-за сниженной, обратной или полностью отсутствующей активности SDH или альтернативных изменений в метаболическом состоянии. Мутации в SDH, гипоксия или энергетический дисбаланс связаны с изменением потока в цикле TCA и накоплением сукцината.[6][26][31] После выхода из митохондрий сукцинат служит сигналом метаболического состояния, сообщая соседним клеткам, насколько метаболически активна исходная популяция клеток.[26] Таким образом, сукцинат связывает дисфункцию цикла TCA или метаболические изменения с межклеточным взаимодействием и реакциями, связанными с окислительным стрессом.

Транспортеры сукцината

Сукцинат требует определенных переносчиков для движения через митохондриальную и плазматическую мембрану. Сукцинат выходит из митохондриального матрикса и проходит через внутреннюю митохондриальную мембрану через переносчики дикарбоксилата, в первую очередь SLC25A10, переносчик сукцинат-фумарат / малат.[30] На втором этапе митохондриального экспорта сукцинат легко пересекает внешнюю митохондриальную мембрану через порины, неспецифические белковые каналы, которые способствуют диффузии молекул менее 1,5 кДа.[30] Транспорт через плазматическую мембрану, вероятно, тканеспецифичен. Ключевым кандидатом на перевозку является INDY (Я еще не умер), натрий-независимый анионообменник, который перемещает дикарбоксилат и цитрат в кровоток.[30]

Аминокислотная последовательность GPR91. Сукцинат связывается с GPR91, 7-трансмембранным рецептором, сопряженным с G-белком, расположенным на различных типах клеток. Красные аминокислоты представляют собой те, которые участвуют в связывании сукцината. Все остальные аминокислоты окрашены в соответствии с их химическими свойствами (серый = неполярный, голубой = отрицательный заряд, темно-синий = положительный заряд, зеленый = ароматический, темно-фиолетовый = полярный и незаряженный, оранжевый / светло-фиолетовый = особые случаи).

Внеклеточная передача сигналов

Внеклеточный сукцинат может действовать как сигнальная молекула с гормоноподобной функцией, воздействуя на различные ткани, такие как клетки крови, жировую ткань, иммунные клетки, печень, сердце, сетчатку и, прежде всего, почки.[30] В Рецептор, связанный с G-белком, GPR91 также известен как SUCNR1, служит детектором внеклеточного сукцината.[32] Arg99, Его103, Арг252, и Arg281 вблизи центра рецептора создают положительно заряженный сайт связывания сукцината.[32] Специфичность лиганда GPR91 была тщательно протестирована с использованием 800 фармакологически активных соединений и 200 соединений карбоновых кислот и сукцинатоподобных соединений, все из которых продемонстрировали значительно более низкую аффинность связывания.[32] В целом EC50 для сукцината-GPR91 находится в диапазоне 20–50 мкМ.[30] В зависимости от типа клетки GPR91 может взаимодействовать с несколькими G-белками, включая граммs, граммя и граммq, и позволяет получить множество сигнальных результатов.[30]

Влияние на адипоциты

В адипоциты, активируемый сукцинатом сигнальный каскад GPR91 ингибирует липолиз.[30]

Влияние на печень и сетчатку

Передача сигналов сукцината часто происходит в ответ на состояние гипоксии. В печени сукцинат служит паракринный сигнал, выпущенный бескислородным гепатоциты, и цели звездчатые клетки через GPR91.[30] Это приводит к активации звездчатых клеток и фиброгенезу. Таким образом, считается, что сукцинат играет роль в печени. гомеостаз. В сетчатке сукцинат накапливается в ганглиозные клетки сетчатки в ответ на ишемические состояния. Автокрин передача сигналов сукцината способствует развитию сетчатки неоваскуляризация, вызывая активацию ангиогенных факторов, таких как фактор роста эндотелия (VEGF).[30][32]

Влияние на сердце

Внеклеточный сукцинат регулирует кардиомиоцит жизнеспособность через активацию GPR91; длительное воздействие сукцината приводит к патологическим кардиомиоцитам гипертрофия.[30] Стимуляция GPR91 запускает по крайней мере два сигнальных пути в сердце: MEK1 / 2 и ERK1 / 2 путь, который активирует экспрессию гипертрофических генов и фосфолипаза C путь, который изменяет структуру Ca2+ освоение, распространение и триггеры CaM -зависимая активация гипертрофических генов.[30]

Влияние на иммунные клетки

SUCNR1 высоко экспрессируется у незрелых дендритные клетки, где связывание сукцината стимулирует хемотаксис.[32] Кроме того, SUCNR1 взаимодействует с толл-подобные рецепторы увеличить производство провоспалительные цитокины Такие как TNF альфа и интерлейкин-1бета.[7][32] Сукцинат может усилить адаптивный иммунитет путем запуска активности антигенпрезентирующих клеток, которые, в свою очередь, активируют Т-клетки.[7]

Влияние на тромбоциты

SUCNR1 является одним из наиболее экспрессируемых рецепторов, связанных с G-белком, на тромбоцитах человека, присутствует на уровнях, аналогичных P2Y12, хотя роль сукцинатной передачи сигналов в Скопление тромбоцитов обсуждается. Многочисленные исследования продемонстрировали агрегацию, вызванную сукцинатом, но этот эффект имеет высокую индивидуальную вариабельность.[28]

Влияние на почки

Сукцинат служит модулятором артериального давления, стимулируя высвобождение ренина в плотное пятно и клетки юкстагломерулярного аппарата через GPR91.[33] В настоящее время изучаются методы лечения сукцинатом для снижения риска сердечно-сосудистых заболеваний и гипертонии.[28]

Внутриклеточная передача сигналов

Накопленный сукцинат ингибирует диоксигеназы, такие как гистоновые и ДНК-деметилазы или пролилгидроксилазы, путем конкурентного ингибирования. Таким образом, сукцинат изменяет эпигенный ландшафт и регулирует экспрессию генов.

Накопление фумарата или сукцината снижает активность 2-оксоглютерат-зависимые диоксигеназы, включая гистоны и ДНК деметилазы, пролилгидроксилазы и пролил-4-гидроксиалзы коллагена через конкурентное торможение.[34] 2-оксоглутарат-зависимым диоксигеназам требуется кофактор железа для катализирования гидроксилирования, десатурации и замыкания кольца.[35] Одновременно с окислением субстрата они преобразуют 2-оксглутарат, также известный как альфа-кетоглутарат, в сукцинат и CO2. 2-оксоглутарат-зависимые диоксигеназы связывают субстраты в последовательный, упорядоченный способ.[35] Во-первых, 2-оксоглутарат координируется с ионом Fe (II), связанным с консервативной 2-гистидинил – 1-аспартил / глутамил триадой остатков, присутствующих в ферментативном центре. Затем первичный субстрат попадает в связывающий карман, и, наконец, диоксид кислорода связывается с комплексом фермент-субстрат. Окислительное декарбоксилирование затем образует промежуточный феррил, координированный с сукцинатом, который служит для окисления связанного первичного субстрата.[35] Сукцинат может вмешиваться в ферментативный процесс, сначала присоединяясь к центру Fe (II), запрещая связывание 2-оксоглутарата. Таким образом, посредством ферментативного ингибирования повышенная нагрузка сукцината может приводить к изменениям активности фактора транскрипции и изменениям метилирования гистонов и ДНК по всему геному.

Эпигенетические эффекты

Сукцинат и фумарат подавляют TET (десять-одиннадцать транслокаций) семья 5-метилцитозин ДНК-модифицирующие ферменты и Гистоновая лизиндеметилаза, содержащая домен JmjC (KDM).[36] Патологически повышенные уровни сукцината приводят к гиперметилированию, эпигенетическому заглушению и изменениям нейроэндокринной дифференцировки, потенциально способствуя образованию рака.[36][37]

Генная регуляция

Сукцинатное ингибирование пролилгидроксилазы (PHD) стабилизирует фактор транскрипции фактор, индуцируемый гипоксией (HIF) 1α.[6][26][38] PHD гидроксилируют пролин параллельно с окислительным декарбоксилированием 2-оксиглутарата до сукцината и CO2. У людей три пролил-4-гидроксилазы HIF регулируют стабильность HIF.[38] Гидроксилирование двух пролильных остатков в HIF1α облегчает лигирование убиквитина, тем самым маркируя его для протеолитического разрушения убиквитин / протеасома путь. Поскольку PDH абсолютно необходимы для молекулярного кислорода, этот процесс подавляется при гипоксии, позволяя HIF1α избежать разрушения. Высокие концентрации сукцината будут имитировать состояние гипоксии, подавляя PHD,[37] поэтому стабилизирует HIF1α и индуцирует транскрипцию HIF1-зависимых генов даже в нормальных кислородных условиях. Известно, что HIF1 индуцирует транскрипцию более 60 генов, включая гены, участвующие в васкуляризация и ангиогенез, энергия метаболизм, выживаемость клеток и инвазия опухоли.[6][38]

Роль в здоровье человека

Воспаление

Метаболическая передача сигналов с участием сукцината может участвовать в воспаление через стабилизацию HIF1-альфа или передача сигналов GPR91 в клетках врожденного иммунитета. Было показано, что посредством этих механизмов накопление сукцината регулирует производство воспалительных цитокины.[7] Для дендритных клеток сукцинат действует как хемоаттрактант и увеличивает их антигенпредставляющую функцию за счет продукции цитокинов, стимулированной рецептором.[32] При воспалительном макрофаги, индуцированная сукцинатом стабильность HIF1 приводит к усилению транскрипции HIF1-зависимых генов, включая провоспалительный цитокин интерлейкин-1β.[39] Другие воспалительные цитокины, продуцируемые активированными макрофагами, такие как фактор некроза опухоли или же интерлейкин 6 не подвержены прямому действию сукцината и HIF1.[7] Механизм накопления сукцината в иммунных клетках до конца не изучен.[7] Активация воспалительных макрофагов через толл-подобные рецепторы вызывает метаболический сдвиг в сторону гликолиза.[40] Несмотря на общее подавление цикла TCA в этих условиях, концентрация сукцината увеличивается. Тем не мение, липополисахариды участвует в активации увеличения макрофагов глутамин и Транспортеры ГАМК.[7] Таким образом, сукцинат может производиться в результате усиленного метаболизма глутамина с помощью альфа-кетоглутарата или шунта ГАМК.

Опухолеобразование

Сукцинат является одним из трех онкометаболитов, промежуточных продуктов метаболизма, накопление которых вызывает метаболическую и неметаболическую дисрегуляцию, связанную с туморогенез.[37][41] Мутации потери функции в генах, кодирующих сукцинатдегидрогеназа, часто встречается в наследственных параганглиома и феохромоцитома, вызывают патологическое увеличение сукцината.[31] Мутации SDH также были идентифицированы в опухоли стромы желудочно-кишечного тракта, опухоли почек, опухоли щитовидной железы, семиномы яичек и нейробластомы.[37] Считается, что онкогенный механизм, вызванный мутировавшими SHD, связан со способностью сукцината ингибировать 2-оксоглютерат-зависимые диоксигеназы. Ингибирование KDMs и TET-гидроксилаз приводит к эпигенетической дисрегуляции и гиперметилированию, затрагивающим гены, участвующие в дифференциация клеток.[36] Кроме того, активация HIF-1α, стимулированная сукцинатом, вызывает псевдогипоксическое состояние, которое может способствовать развитию опухолевых заболеваний путем активации транскрипции генов, участвующих в пролиферации, метаболизме и ангиогенезе.[42] Два других онкометаболита, фумарат и 2-гидроксиглутарат имеют аналогичные структуры для сукцината и функционируют посредством параллельных онкогенных механизмов, индуцирующих HIF.[41]

Ишемическое реперфузионное повреждение

Накопление сукцината в условиях гипоксии связано с реперфузионная травма за счет увеличения производства ROS.[8][29] Во время ишемии накапливается сукцинат. После реперфузии сукцинат быстро окисляется, что приводит к резкому и обширному образованию ROS.[8] ROS затем запускает сотовый апоптотический механизмы или вызывают окислительное повреждение белков, мембран, органелл и т. д. На животных моделях фармакологическое ингибирование ишемического накопления сукцината улучшает ишемическое реперфузионное повреждение.[29] По состоянию на 2016 г. ингибирование сукцинат-опосредованной продукции АФК исследовалось как терапевтическое средство. мишень для наркотиков.[29]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б «ГЛАВА P-6. Приложения к определенным классам соединений». Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга). Кембридж: Королевское химическое общество. 2014. с. 747. Дои:10.1039/9781849733069-00648. ISBN  978-0-85404-182-4.
  2. ^ а б c d е Записывать в базе данных веществ GESTIS Институт охраны труда и здоровья
  3. ^ а б c d е ж «Информационный листок продукта: янтарная кислота» (PDF). Сигма Олдрич. Получено 7 ноября 2015.
  4. ^ Чихалия, В .; Forbes, R.T .; Стори, R.A .; Тайхерст, М. (январь 2006 г.). «Влияние морфологии кристаллов и типа мельницы на разупорядочение кристаллов, вызванное измельчением». Европейский журнал фармацевтических наук. 27 (1): 19–26. Дои:10.1016 / j.ejps.2005.08.013. ISSN  0928-0987. PMID  16246535.
  5. ^ а б c d "Янтарная кислота". База данных HSDB Национальной медицинской библиотеки Toxnet. 2005-01-31. Получено 28 мая 2017.
  6. ^ а б c d е ж грамм час я j k Треттер, Ласло; Паточ, Аттила; Чинопулос, Христос (01.08.2016). «Сукцинат, промежуточное звено в метаболизме, передаче сигналов, ROS, гипоксии и туморогенезе». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика. EBEC 2016: 19-я Европейская конференция по биоэнергетике. 1857 (8): 1086–1101. Дои:10.1016 / j.bbabio.2016.03.012. PMID  26971832.
  7. ^ а б c d е ж грамм Миллс, Эванна; О'Нил, Люк А.Дж. (Май 2014 г.). «Сукцинат: метаболический сигнал при воспалении». Тенденции в клеточной биологии. 24 (5): 313–320. Дои:10.1016 / j.tcb.2013.11.008. HDL:2262/67833. PMID  24361092.
  8. ^ а б c Chouchani, ET; Пелл, ВР; Gaude, E; Аксентиевич, Д; Sundier, SY; Робб, ЭЛ; Логан, А; Надточий С.М.; Ord, EN; Смит, AC; Eyassu, F; Ширли, Р. Hu, CH; Dare, AJ; Джеймс, AM; Рогатти, S; Хартли, RC; Eaton, S; Costa, AS; Брукс, PS; Дэвидсон, С.М.; Duchen, MR; Саеб-Парсы, К; Шатток, MJ; Робинсон, AJ; Работа, лм; Frezza, C; Krieg, T; Мерфи, депутат (20 ноября 2014 г.). «Ишемическое накопление сукцината контролирует реперфузионное повреждение через митохондриальные АФК». Природа. 515 (7527): 431–5. Bibcode:2014Натура. 515..431C. Дои:10.1038 / природа13909. ЧВК  4255242. PMID  25383517.
  9. ^ «Определение СУЧЦИНИЛА». www.merriam-webster.com. Получено 2017-03-09.
  10. ^ а б Бой Корнилс; Питер Лаппе. «Дикарбоновые кислоты алифатические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a08_523.
  11. ^ «Информационный бюллетень NNFCC по возобновляемым химическим веществам: янтарная кислота». 3 февраля 2010 г. Архивировано с оригинал 20 июля 2011 г.
  12. ^ а б c d Таккер, Чандреш; Мартинес, Ирен; Сан, Ка-Ю; Беннетт, Джордж Н. (2017-03-07). «Производство сукцината в Escherichia coli». Биотехнологический журнал. 7 (2): 213–224. Дои:10.1002 / biot.201100061. ЧВК  3517001. PMID  21932253.
  13. ^ Отеро, Хосе Мануэль; Чимини, Донателла; Патил, Киран Р .; Poulsen, Simon G .; Олссон, Лизбет; Нильсен, Йенс (21 января 2013 г.). «Промышленная системная биология Saccharomyces cerevisiae позволяет создать новую фабрику клеток янтарной кислоты». PLOS ONE. 8 (1): e54144. Bibcode:2013PLoSO ... 854144O. Дои:10.1371 / journal.pone.0054144. ISSN  1932-6203. ЧВК  3549990. PMID  23349810.
  14. ^ Fieser, Louis F .; Мартин, Э. Л. (1932). «Янтарный ангидрид». Органический синтез. 12: 66. Дои:10.15227 / orgsyn.012.0066.
  15. ^ "Химические вещества с наибольшей добавленной стоимостью из биомассы, Том 1: Результаты скрининга потенциальных кандидатов из сахаров и синтез-газа" (PDF). Министерство энергетики США. 1 ноября 2004 г.. Получено 2013-11-12.
  16. ^ Словарь промышленных химикатов Эшфорда (3-е изд.), 2011, с. 1517, г. ISBN  978-0-9522674-3-0
  17. ^ «Анализ рынка 1,4-бутандиола (BDO) по применению (тетрагидрофуран, полибутилентерефталат, гамма-бутиролактон и полиуретаны) и прогнозы по сегментам до 2020 года». Исследование Grand View. Сентябрь 2015 г.. Получено 2015-11-18.
  18. ^ Barrett, Devin G .; Юсуф, Мухаммад Н. (2009-10-12). «Разработка и применение биоразлагаемых полиэфирных тканевых каркасов на основе эндогенных мономеров, обнаруженных в метаболизме человека». Молекулы. 14 (10): 4022–4050. Дои:10.3390 / молекулы 14104022. ЧВК  6255442. PMID  19924045.
  19. ^ «Янтарная кислота в базе данных FDA SCOGS». База данных FDA GRAS. 31 октября 2015 г.
  20. ^ Zeikus, J. G .; Jain, M. K .; Еланкован, П. (1999). «Биотехнология производства янтарной кислоты и рынки производных промышленных продуктов». Прикладная микробиология и биотехнология. 51 (5): 545. Дои:10.1007 / s002530051431. S2CID  38868987.
  21. ^ «Обзор фармацевтических вспомогательных веществ, используемых в таблетках и капсулах». Сеть современной медицины. 24 октября 2008 г. Архивировано с оригинал 19 февраля 2012 г.. Получено 7 ноября 2015.
  22. ^ а б c d Берг, JM; Тимочко, JL; Страйер, L (2002). Биохимия (5-е изд.). Нью-Йорк: У. Фриман.
  23. ^ а б Дрёзе, Стефан (01.05.2013). «Дифференциальные эффекты комплекса II на продукцию митохондриальных АФК и их связь с кардиозащитным пре- и посткондиционированием». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика. Респираторный комплекс II: роль в клеточной физиологии и болезни. 1827 (5): 578–587. Дои:10.1016 / j.bbabio.2013.01.004. PMID  23333272.
  24. ^ а б c Ченг, Ке-Кэ; Ван, Ген-Ю; Цзэн, Цзин; Чжан, Цзянь-Ань (18.04.2013). «Улучшенное производство сукцината с помощью метаболической инженерии». BioMed Research International. 2013: 538790. Дои:10.1155/2013/538790. ISSN  2314-6133. ЧВК  3652112. PMID  23691505.
  25. ^ Пейно, Эмиль (1984). Знание и изготовление вина.
  26. ^ а б c d е ж Хаас, Роберт; Куччи, Данило; Смит, Джоанна; Пучино, Валентина; Макдугалл, Клэр Элизабет; Мауро, Клаудио (2016). «Промежуточные звенья метаболизма: от очевидцев к сигнальным молекулам». Тенденции в биохимических науках. 41 (5): 460–471. Дои:10.1016 / j.tibs.2016.02.003. PMID  26935843.
  27. ^ а б c Олсен, Ричард В; ДеЛори, Тимоти М (1999). «Синтез, поглощение и высвобождение ГАМК». В Сигеле, Г.Дж.; Agranoff, BW; Альберс, RW; и другие. (ред.). Основы нейрохимии: молекулярные, клеточные и медицинские аспекты (6-е изд.). Филадельфия: Липпинкотт-Рэйвен.
  28. ^ а б c Ариза, Ана Каролина; Дин, Питер М. Т .; Роббен, Джорис Хубертус (01.01.2012). «Рецептор сукцината как новая терапевтическая мишень для состояний, связанных с окислительным и метаболическим стрессом». Границы эндокринологии. 3: 22. Дои:10.3389 / fendo.2012.00022. ЧВК  3355999. PMID  22649411.
  29. ^ а б c d е Пелл, Виктория Р .; Чучани, Эдвард Т .; Фрезза, Кристиан; Мерфи, Майкл П .; Криг, Томас (2016-07-15). «Метаболизм сукцината: новая терапевтическая мишень при реперфузионных повреждениях миокарда». Сердечно-сосудистые исследования. 111 (2): 134–141. Дои:10.1093 / cvr / cvw100. PMID  27194563.
  30. ^ а б c d е ж грамм час я j k л де Кастро Фонсека, Матеус; Aguiar, Carla J .; да Роша Франко, Жоао Антониу; Gingold, Rafael N .; Лейте, М. Фатима (01.01.2016). «GPR91: расширяя границы промежуточных звеньев цикла Кребса». Сотовая связь и сигнализация. 14: 3. Дои:10.1186 / s12964-016-0126-1. ЧВК  4709936. PMID  26759054.
  31. ^ а б Барделла, Кьяра; Поллард, Патрик Дж .; Томлинсон, Ян (01.11.2011). «Мутации SDH при раке». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика. 1807 (11): 1432–1443. Дои:10.1016 / j.bbabio.2011.07.003. PMID  21771581.
  32. ^ а б c d е ж грамм Гилиссен, Джули; Журе, Франсуа; Пиротт, Бернар; Хэнсон, Жюльен (2016-03-01). «Понимание структуры и функций SUCNR1 (GPR91)». Фармакология и терапия. 159: 56–65. Дои:10.1016 / j.pharmthera.2016.01.008. PMID  26808164.
  33. ^ Пети-Петерди, Янош; Геворгян, Айкануш; Лам, Лиза; Рикье-Брисон, Энн (23.06.2012). «Метаболический контроль секреции ренина». Архив Пфлюгера: Европейский журнал физиологии. 465 (1): 53–58. Дои:10.1007 / s00424-012-1130-л. ISSN  0031-6768. ЧВК  4574624. PMID  22729752.
  34. ^ Сяо, Мэнтао; Ян, Хуэй; Сюй, Вэй; Ма, Шэнхун; Линь, Хуайпэн; Чжу, Хунгуан; Лю, Ликсия; Лю, Инь; Ян, Чен (2012-06-15). «Ингибирование α-KG-зависимых гистонов и ДНК-деметилаз фумаратом и сукцинатом, которые накапливаются при мутациях супрессоров опухолей FH и SDH». Гены и развитие. 26 (12): 1326–1338. Дои:10.1101 / gad.191056.112. ISSN  0890-9369. ЧВК  3387660. PMID  22677546.
  35. ^ а б c Hewitson, K. S .; Гранатино, Н .; Welford, R. W. D .; McDonough, M.A .; Шофилд, К. Дж. (15 апреля 2005 г.). «Окисление 2-оксоглутарат оксигеназами: негемные системы железа в катализе и передаче сигналов». Философские труды Лондонского королевского общества A: математические, физические и инженерные науки. 363 (1829): 807–828. Bibcode:2005RSPTA.363..807H. Дои:10.1098 / rsta.2004.1540. PMID  15901537. S2CID  8568103.
  36. ^ а б c Ян, Мин; Поллард, Патрик Дж. (10 июня 2013 г.). "Сукцинат: новый эпигенетический хакер". Раковая клетка. 23 (6): 709–711. Дои:10.1016 / j.ccr.2013.05.015. PMID  23763995.
  37. ^ а б c d Ян, Мин; Сога, Томоёси; Поллард, Патрик Дж. (03.09.2013). «Онкометаболиты: связь измененного метаболизма с раком». Журнал клинических исследований. 123 (9): 3652–8. Дои:10.1172 / JCI67228. ISSN  0021-9738. ЧВК  3754247. PMID  23999438.
  38. ^ а б c Koivunen, P; Hirsilä, M; Ремес, AM; Hassinen, IE; Кивирикко, К.И.; Myllyharju, J (16 февраля 2007 г.). «Ингибирование гидроксилаз индуцируемого гипоксией фактора (HIF) промежуточными продуктами цикла лимонной кислоты: возможные связи между клеточным метаболизмом и стабилизацией HIF». Журнал биологической химии. 282 (7): 4524–32. Дои:10.1074 / jbc.M610415200. PMID  17182618.
  39. ^ Таннахилл, GM; Кертис, AM; Адамик, Дж; Палссон-Макдермотт, EM; McGettrick, AF; Goel, G; Frezza, C; Бернард, штат Нью-Джерси; Келли, B (2013-04-11). «Сукцинат является опасным сигналом, который индуцирует IL-1β через HIF-1α». Природа. 496 (7444): 238–242. Дои:10.1038 / природа11986. ISSN  0028-0836. ЧВК  4031686. PMID  23535595.
  40. ^ Келли, Бет; О'Нил, Люк Эй Джей (01.07.2015). «Метаболическое перепрограммирование в макрофагах и дендритных клетках при врожденном иммунитете». Клеточные исследования. 25 (7): 771–784. Дои:10.1038 / cr.2015.68. ISSN  1001-0602. ЧВК  4493277. PMID  26045163.
  41. ^ а б Шаковелли, Марко; Фрезза, Кристиан (2017-03-06). «Онкометаболиты: нетрадиционные триггеры онкогенных сигнальных каскадов». Свободная радикальная биология и медицина. 100: 175–181. Дои:10.1016 / j.freeradbiomed.2016.04.025. ISSN  0891-5849. ЧВК  5145802. PMID  27117029.
  42. ^ King, A .; Селак, М. А .; Готтлиб, Э. (01.01.2006). «Сукцинатдегидрогеназа и фумаратгидратаза: связь митохондриальной дисфункции и рака». Онкоген. 25 (34): 4675–4682. Дои:10.1038 / sj.onc.1209594. ISSN  0950-9232. PMID  16892081.
  43. ^ Огнестойкая отделка хлопчатобумажной флисовой ткани: Часть IV - Бифункциональные карбоновые кислоты

внешняя ссылка