多胺

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多胺英語:polyamines),又稱多元胺,是一種具有兩個或多個主要胺基(-NH2)的有機化合物。

這類的化合物包含一些合成物質,可以做為化學工業中重要的原料,像是乙二胺(H2N–CH2–CH2–NH2)、1,3-二氨基丙烷(H2N–(CH2)3–NH2)、六亞甲基二胺(H2N–(CH2)6–NH2)。它還包括許多物質可以在真核生物原核生物中發揮重要的作用,例如腐胺(H2N–(CH2)4–NH2)、屍胺(H2N–(CH2)5–NH2)、亞精胺(H2N–(CH2)4–NH–(CH2)3–NH2)、精胺(H2N–(CH2)3–NH–(CH2)4–NH–(CH2)3–NH2)。

截至2004年,沒有發現任何的偕二胺在同一個原子上具有兩個或多個–NH2取代基團,但是取代的衍生物則是已知的,例如四甲基乙二胺((C2H5)2N–CH2–N(C2H5)2)。[1]

哌嗪是環狀多胺的其中一個例子,聚乙烯亞胺則是基於氮丙環單體聚合物

功能[编辑]

生物性[编辑]

儘管已知多胺是在高度調節途徑的細胞中被合成的,但他們的實際功能卻還沒完全解明。作為陽離子,他們和DNA結合,在結構上它們被發現與陽離子化合物在規則的間隔之間(不同於Mg2+Ca2+,它們是點電荷)。它們也被發現可以作為轉譯過程中核糖體移碼的啟動子[2]

如果細胞中多胺合成受到抑制,導致細胞生長停止或是嚴重延遲,則外源性多胺可以恢復這些細胞的生長。大多數的真核細胞的細胞膜上會有一個多胺轉運系統,便於外源性多胺進入細胞內。這個系統在高速增值的細胞中有非常高的活性,並且是目前正在開發的一些化療藥物的目標。[3]

多胺也是許多離子通道的重要調節劑,包含NMDA受體、AMPA受體。它們阻止內向整流鉀離子通道,讓通道的電流內向整流,使細胞能量(即穿過細胞膜的K+離子梯度)守恆。此外多胺也會參與啟動大腸桿菌素E7操縱子和SOS反應中下調的蛋白質,這對大腸桿菌素E7的攝取是必須的,並對處於嚴峻生長條件中的大腸桿菌提供優勢。[4]

多胺在植物衰老中參與調節,所以被認為是一種植物激素[5]另外,它們會直接參與細胞死亡的調節[6],也可以增強血腦屏障的通透性。[7]

螯合劑[编辑]

乙二胺配位體,具有2個鍵結合到中心原子

多胺是重要的螯合劑。像是四甲基乙二胺(TMED)可以在有機溶劑中溶解金屬離子,二乙烯三胺和三乙烯四胺(TETA)和更強大的螯合劑可以分別形成三齒和四齒的複合物,大環多胺可以添加腔選擇性的螯合效應,在血紅蛋白中的血紅素基團是一個大環多胺配體的重要範例。脂肪族線性多胺的芳香族類似物,像是聯吡啶鄰二氮菲、三聯吡啶也是有用的螯合劑。

質子化的多胺,尤其是大環多胺,可以綁定陰離子。透過改變腔的形狀、大小,質子化的多胺可以變為更特殊的陰離子受體。

線性多胺合成[编辑]

腐胺[编辑]

腐胺生物學上可以透過兩種不同的途徑合成,但起始物都是精氨酸

  • 在第一種途徑,精氨酸先轉化成丁胺,和精氨酸脫羧酶(ADC)催化反應,然後丁胺透過丁胺脫亞胺(AIH)轉化為N-腐氨甲酰,最後N-腐氨甲酰再轉變成腐胺[8]

屍胺[编辑]

Cadaverine synthesis.svg

離胺酸透過賴氨酸脫羧酶(LDC)轉變成屍胺

亞精胺和精胺[编辑]

SPD SPM synthesis English.svg

腐胺透過亞精胺合成酶反應出亞精胺,亞精胺再透過精胺合成酶反應出精胺

多胺類似物[编辑]

多胺作為在細胞生長中的一個關鍵角色,導致了一些多胺代謝干擾劑的開發,這些藥劑被用於治療癌症。多胺類似物在細胞內上調p53(腫瘤抑制蛋白)來限制細胞增殖和細胞凋亡[9]另外它也降低了陽性乳腺癌中的雌激素受體α的表達。[10]

參考資料[编辑]

  1. ^ Lawrence, Stephen A. Amines: synthesis, properties and applications. Cambridge University Press. 2004: 64. ISBN 978-0-521-78284-5. 
  2. ^ Rato C, Amirova S.R, Bates D.G, Stansfield I, Wallace H.M. Translational recoding as a feedback controller: systems approaches reveal polyamine-specific effects on the antizyme ribosomal frameshift. Nucleic Acid Res. June 2011, 39 (11): 4587–4597. PMC 3113565. PMID 21303766. doi:10.1093/nar/gkq1349. 
  3. ^ Wang C; Delcros JG; Cannon L; 等. Defining the molecular requirements for the selective delivery of polyamine conjugates into cells containing active polyamine transporters. J. Med. Chem. November 2003, 46 (24): 5129–38. PMID 14613316. doi:10.1021/jm030223a.  已忽略未知参数|author-separator= (帮助)
  4. ^ Yi-Hsuan Pan, Chen-Chung Liao. The critical roles of polyamines regulating ColE7 production and restricting ColE7 uptake of the colicin-producing Escherichia coli. JBC. May 2006, 281 (19): 13083–13091. PMID 16549429. doi:10.1074/jbc.M511365200. 
  5. ^ Pandey S, Ranade SA, Nagar PK, Kumar N. Role of polyamines and ethylene as modulators of plant senescence. J. Biosci. September 2000, 25 (3): 291–9. PMID 11022232. doi:10.1007/BF02703938. 
  6. ^ Moschou, PN; Roubelakis-Angelakis, KA. Polyamines and programmed cell death.. Journal of Experimental Botany. Nov 11, 2013. PMID 24218329. doi:10.1093/jxb/ert373. 
  7. ^ Zhang L, Lee HK, Pruess TH, White HS, Bulaj G. Synthesis and applications of polyamine amino acid residues: improving the bioactivity of an analgesic neuropeptide, neurotensin. J. Med. Chem. March 2009, 52 (6): 1514–7. PMC 2694617. PMID 19236044. doi:10.1021/jm801481y. 
  8. ^ Srivenugopal KS, Adiga PR. Enzymic conversion of agmatine to putrescine in Lathyrus sativus seedlings. Purification and properties of a multifunctional enzyme (putrescine synthase). 256 (18): 9532–41. September 1981. PMID 6895223. 
  9. ^ Role of p53/p21(Waf1/Cip1) in the regulation of polyamine analogue-induced growth inhibition and cell death in human breast cancer cells. [21 November 2012]. 
  10. ^ Polyamine analogues down-regulate estrogen receptor alpha expression in human breast cancer cells. [21 November 2012].