ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гидролиз фосфоэфирных связей в рибонуклеозидциклофосфатах из "Органическая химия нуклеиновых кислот" Реакции гидролиза фосфомоноэфирных связей, хорошо изученные для разнообразных моноэфиров фосфорной, кислоты, в том числе и природных , в ряду производных нуклеиновых кислот исследованы относительно мало. Это связано прежде всего с тем, что существуют хорошо разработанные методы ферментативного дефосфорилирования мононуклеотидов и концевых нуклеотидных звеньев в олиго- и полинуклеотидах, в то время как химические методы расщепления фосфомоноэфирных связей в рассматриваемых соединениях далеки от совершенства. [c.542] Изучение гидролиза фосфомоноэфирных связей в ряду фосфорилированных производных аденозина при pH 4 показало, что скорости отщепления фосфатных групп сравнительно мало зависят от положения и числа фосфатных групп в остатке рибозы (табл. 10.1). [c.543] Ионы двухвалентного свинца дефосфорилируют рибонуклеозид-2 (3 )-фосфаты за 2—4 ч при pH 6 и 100°С . [c.545] Катализ реакции гидролиза фосфомоноэфирных связей соединениями тяжелых металлов объясняется, по-видимому, их способностью связываться с фосфатными группами, повышая электрофильность атома фосфора Для протекания реакции необходимо наличие в остатке сахара гидроксильной группы, соседней с фосфоэфирной связью, поскольку дезоксирибонуклеотиды под действием ионов металла не дефосфорилируются Принимает ли эта гидроксильная группа участие в связывании ионов металла с фосфатной группой или в какой-либо другой стадии реакции дефосфорилирования, в настоящее время неизвестно. [c.545] Аденозин-2 (3 )-фосфат Цитидин-2 (3 )-фосфат Г уанозин-2 (3 )-фосфат Уридин-2 (3 )-фосфат. [c.546] РНК также может расщепляться до нуклеозидов при pH 4 в условиях, оптимальных для гидролиза фосфомоноэфирных связей. Так, при нагревании РНК в 8 растворе формиата аммония (pH 4, 140 °С, 5 чУ или в 50%-ном водном формамиде (130°С, 10 превращающемся в этих условиях в формиат аммония, с высоким выходом образуются аденозин, гуанозин и уридин. Цитидин, однако, в указанных условиях дезаминируется более чем на 50% Данный метод был предложен для препаративного получения нуклеозидов из РНК . [c.547] Соли и гидроокиси ряда тяжелых металлов катализируют расщепление РНК до нуклеозидов (см. стр. 568). С наибольшей скоростью эта реакция протекает при кипячении РНК с гидроокисью свинца (pH 8, 3 ч) и гидроокисью висмута (pH 4, 4—6 ч) Менее активны гидроокиси редкоземельных металлов Ьа , Се , ЬиШ14 15,24 а также циркония и тория (см. табл. 10.10). [c.547] Скорости этих реакций чрезвычайно велики по сравнению со скоростями аналогичных превращений нециклических фосфодиэфиров, например диалкилфосфатов, гидролиз и сольволиз которых идет в 10 —10 раз медленнее Эти различия объясняют особенностями строения пятичленных циклофосфатов з. Гидролиз рибо-нуклеозид-2, З -циклофосфатов особенно быстро идет в кислой среде. Исследования кинетики гидролиза этих соединений , а такл се циклофосфатов ряда г с-гликолей з привели к заключению что расщеплению фосфодиэфирной связи подвергается недиссоции-рованная и протонированная (вероятно, по одному из кислородов фосфатного цикла) форма циклофосфата . В такой форме атом фосфора обладает частичным положительным зарядом, повышающим его электрофильность, и способен подвергаться атаке слабыми нуклеофильными реагентами — молекулой воды или спирта протонирование по атому кислорода облегчает разрыв связи Р—О. [c.548] Среди пиримидиновых производных с наибольшей скоростью расщепляется уридин-2, 3 -циклофосфат пиримидиновые циклофосфаты гидролизуются быстрее, чем производные аденозина. [c.548] В аденнновом ядре, замедляющее реакцию за счет эффекта поля. Предпочтение отдается второму фактору. [c.549] Продукты кислотного гидролиза нуклеозид-2, З -циклофосфатов— 2 - и З -нуклеотиды — образуются в количествах, близких к эквимольному 30, что является следствием почти равновероятного раскрытия циклофосфатов по обоим кислородам остатка рибозы. [c.549] Щелочной гидролиз рибонуклеозид-2, 3 -циклофосфатов идет в более жестких условиях и с меньшей скоростью, чем кислотный. Так, для полного гидролиза этих соединений применяют нагревание с 1 н. раствором NaOH при 100 °С в течение 1 ч . Скорость реакции пропорциональна концентрации гидроксил-анионов Предполагаемый механизм превращения включает в качестве определяющей скорость стадии атаку ионом ОН или каким-либо другим основанием по слабо электрофильному в данных условиях атому фосфора (поскольку одна из гидроксильных групп фосфатной группировки ионизована). [c.549] Расщепление рибонуклеозид-2, З -циклофосфатов алкоголятами щелочных металлов в спиртовых средах, приводящее к образованию рибонуклеозид-2 (3 )-алкилфосфатов 35, протекает значительно медленнее аналогичной реакции, катализируемой кислотами (см. стр. 549), и сопровождается образованием побочных продуктов Так, при обработке аденозин-2, 3 -циклофосфата I М раствором бензилата натрия в бензиловом спирте в течение 7 ч при комнатной температуре были получены аденозин-2 (3 )-бензилфос-фаты (31%) и аденозин-2 (3 )-монофосфаты (60%)зз. В аналогичных условиях (0,2 М растворы алкоголятов натрия в соответствующих спиртах, 20 ч при комнатной температуре) из нуклеозид-2, З -циклофосфатов получены нуклеозид-2 (3 )-метил-, -этил-, -н-пропил-и -трег-бутилфосфаты 3. Особенностью реакции является преимущественное образование З -алкилфосфатов в случае спиртов с разветвленными алкильными радикалами (г/7ег-бутильным, изо-пропильным)з . Возможно это объясняется пространственными затруднениями, возникающими при атаке такими объемистыми нуклеофильными реагентами атома фосфора зв. [c.550] Для раскрытия концевых циклофосфатных группировок в олиго-и тем более полинуклеотидах щелочной гидролиз неприменим, поскольку в этих условиях с большей скоростью идет гидролиз межнуклеотидных фосфодиэфирных связей (см. стр. 553). [c.550] Механизм расщепления фосфодиэфирных связей в нуклеозид-3, 5 -циклофосфатах под действием кислот и оснований, вероятно, аналогичен механизму расщепления этих связей в нуклеозид-2, 3 -циклофосфатах под действием тех же агентов (см. стр. 547). Он может включать атаку нуклеофильным реагентом атома фосфора и разрыв связи Р—О расщепление связи Р—О при С-5 происходит с большей скоростью, чем связи Р—О при С-З возможно, ввиду их стереохимической неэквивалентности. [c.552] При щелочном гидролизе нуклеозид-3, 5 -циклофосфатов состав продуктов реакции зависит от применяемого реагента. При нагревании в 1 н. растворе NaOH при 100° С аденозин-3, 5 -циклофосфат отщепляет 0 3,44 аденин (см. стр. 504), а уридин-3, З -циклофосфат — урацил, хотя основным продуктом реакции является уридин-З -фосфат ( 70%) . В то же время тимидин-3, 5 -циклофос-фат в этих условиях количественно превращается в смесь мононуклеотидов (время полупревращения 24 ч) — тимидин-З -фосфат (80%) и тимидин-З -фосфат (20%) - Значительно более эффективна в качестве гидролизующего агента гидроокись бария, в 0,2— 0,4 н. растворах которой при 100° С гидролиз фосфодиэфирных связей в рибонуклеозид-3, 5 -циклофосфатах проходит количественно за 30 мин и практически не сопровождается отщеплением оснований При этом 3 - и 5 -нуклеотиды образуются в соотнощении примерно 5 1 (табл. 10.6). [c.553] Каталитический эффект ионов бария обусловлен, вероятно, их способностью связываться с фосфатной группой. [c.553] Вернуться к основной статье