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| 名前 | |
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| IUPAC名
9 H -プリン
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| チェムBL |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.004.020 |
| ケッグ |
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| メッシュ | プリン |
パブケム CID
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| Ｃ5Ｈ4Ｎ4 | |
| モル質量 | 120.115 グラムモル−1 |
| 融点 | 214 °C (417 °F; 487 K) |
| 500 g/L（室温） | |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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プリンは、2つの環（ピリミジンとイミダゾール）が融合した複素環式 芳香族 有機化合物です。水溶性です。プリンは、置換プリンとその互変異性体を含む、より広い分子クラスであるプリンにもその名前を与えています。これらは、自然界で最も広く存在する窒素含有複素環です。[1]
食事源
プリン体は肉類や肉製品に多く含まれており、特に肝臓や腎臓などの内臓に多く含まれています。一般的に、植物由来の食事はプリン体の含有量が低いです。[2]プリン体を多く含む植物や藻類には、一部の豆類（レンズ豆、大豆、ササゲ）やスピルリナなどがあります。プリン体を多く含む食品の例としては、胸腺、アンチョビ、イワシ、肝臓、牛の腎臓、脳、肉エキス（例：Oxo、Bovril）、ニシン、サバ、ホタテ、狩猟肉、酵母（ビール、酵母エキス、栄養酵母）、グレービーソースなどがあります。[3]
適度な量のプリン体は、赤身の肉、牛肉、豚肉、鶏肉、魚介類、アスパラガス、カリフラワー、ほうれん草、キノコ、グリーンピース、レンズ豆、乾燥エンドウ豆、豆、オートミール、小麦ふすま、小麦胚芽、サンザシにも含まれています。[4]
生化学
プリンとピリミジンは、2 つのグループのヌクレオチド塩基を含む、2 つのグループの窒素塩基を構成します。プリン塩基はグアニン(G) とアデニン(A) で、対応するヌクレオシド、つまりデオキシリボース部分を持つデオキシリボヌクレオシド (デオキシグアノシンとデオキシアデノシン) とリボース部分を持つリボヌクレオシド (グアノシン、アデノシン) を形成します。これらの ヌクレオシドはリン酸とともに、それぞれ DNAとRNAの構成要素である対応するヌクレオチド (デオキシグアニル酸、デオキシアデニル酸、およびグアニル酸、アデニル酸) を形成します。プリン塩基は、グアノシン一リン酸 (GMP) とアデノシン一リン酸(AMP) の化合物内で、多くの代謝プロセスとシグナル伝達プロセスで重要な役割を果たします。
これらの重要な細胞プロセスを実行するために、細胞はプリンとピリミジンの両方を必要とし、その量は同程度です。プリンとピリミジンはどちらも自己阻害と活性化をします。プリンが形成されると、それらはプリンの形成に必要な酵素を阻害します。この自己阻害は、それらがピリミジンの形成に必要な酵素も活性化することで発生します。ピリミジンは同様にプリンを自己阻害し、同時に活性化します。このため、細胞内には常に両方の物質がほぼ同量存在します。[5]
プロパティ
プリンは非常に弱い酸（pKa 8.93）であると同時に、さらに弱い塩基（pKa 2.39）でもあります。[6]純水に溶解した場合、pHはこれら2つのpKa値の中間になります。
プリンは芳香族で、4つの互変異性体があり、それぞれの水素は4つの窒素原子の異なる1つに結合している。これらは1-H、3-H、7-H、9-Hとして識別される（番号付き環の画像を参照）。一般的な結晶形態では7-H互変異性体が有利であるが、極性溶媒では9-Hと7-H互変異性体が優勢である。[7]環への置換基や他の分子との相互作用により、これらの互変異性体の平衡が変化する可能性がある。[8]
注目すべきプリン
天然に存在するプリンは数多くあります。これらには、ヌクレオチド塩基の アデニンとグアニンが含まれます。DNAでは、これらの塩基はそれぞれ相補的なピリミジンであるチミンとシトシンと水素結合を形成します。これを相補的塩基対形成と呼びます。RNAでは、アデニンの相補塩基はチミンではなくウラシルです。
その他の注目すべきプリンとしては、ヒポキサンチン、キサンチン、テオフィリン、テオブロミン、カフェイン、尿酸、イソグアニンがあります。
機能
プリン（アデニンとグアニン）は DNA と RNA において重要な役割を果たしているほか、ATP、GTP、環状 AMP、NADH、コエンザイム Aなど、他の多くの重要な生体分子の重要な構成要素でもあります。プリン（1 ）自体は自然界には見つかっていませんが、有機合成によって生成することができます。
これらはプリン受容体に作用して神経伝達物質として直接機能することもあります。アデノシンはアデノシン受容体を活性化します。
歴史
プリン（純粋な尿）[9]という言葉は、1884年にドイツの 化学者 エミール・フィッシャーによって造られました。 [10] [11]彼は1898年に初めてプリンを合成しました。[11]反応シーケンスの出発物質は尿酸（8）であり、これは1776年にカール・ヴィルヘルム・シェーレによって腎臓結石から単離されていました。 [12]尿酸はPCl 5と反応して2,6,8-トリクロロプリンになり、HIとPH 4 Iで変換して2,6-ジヨードプリンになりました。生成物は亜鉛末を使用してプリンに還元されました。
尿酸（左）から2,6,8-トリクロロプリンおよび2,6-ジヨードプリン中間体を経てプリン（右）に変換される
代謝
多くの生物はプリンを合成および分解する 代謝経路を持っています。
プリンは、ヌクレオシド（リボースに結合した塩基） として生物学的に合成されます。
修飾プリンヌクレオチドの蓄積は、さまざまな細胞プロセス、特にDNAとRNAに関わるプロセスに欠陥をもたらします。生物は生存するために、これらのプリン誘導体を加水分解して活性NTPとdNTPプールから除去するいくつかのデオキシプリンホスホヒドロラーゼを持っています。プリン塩基の脱アミノ化は、 ITP、dITP、XTP、dXTPなどのヌクレオチドの蓄積につながる可能性があります。 [13]
プリンの生成と分解を制御する酵素の欠陥は細胞の DNA 配列を深刻に変化させる可能性があり、これがプリン代謝酵素の特定の遺伝子変異を持つ人々が特定の種類の癌のリスクが高い理由を説明できるかもしれません。
生命の3つの領域におけるプリン生合成
真核生物、細菌、古細菌という3つの生命ドメインすべての生物は、プリンのde novo 生合成を行うことができます。この能力は、プリンが生命にとって不可欠であることを反映しています。生化学的合成経路は、真核生物と細菌種で非常に似ていますが、古細菌種の間ではより多様です。[14] プリン生合成に必要なほぼ完全な、または完全な遺伝子セットは、研究された65の古細菌種のうち58種に存在することが判明しました。[14] しかし、プリンをコードする遺伝子がまったく、またはほぼまったく存在しない7つの古細菌種も特定されました。どうやら、プリンを合成できない古細菌種は、成長のために外因性のプリンを獲得することができるようです。 [14]したがって、真核生物のプリン変異体、例えば、成長のために外因性のプリンを必要とする子嚢菌類の真菌Neurospora crassaのプリン変異体[15]と類似しています。
痛風との関係
肉や魚介類の摂取量が多いと痛風のリスクが高まりますが、乳製品の摂取量が多いとリスクは低下します。プリンを多く含む野菜やタンパク質の適度な摂取は痛風のリスク増加とは関連していません。[16]高尿酸血症 のリスクについても同様の結果が出ています。
実験室合成
プリン代謝におけるプリンの生体内合成に加えて、プリンは人工的に合成することもできます。
ホルムアミドを開放容器で170℃で28時間加熱するとプリンが良好な収率で得られる。 [17]
この驚くべき反応とそれに似た他の反応は生命の起源の文脈で議論されてきた。[18]
1968 年 8 月 20 日に特許が取得された、現在認められているアデニンの工業的製造方法は、ホルムアミド法の改良版です。この方法では、密閉されたフラスコ内でホルムアミドを 120 °C の条件下で 5 時間加熱してアデニンを生成します。この反応は、酸触媒としてオキシ塩化リン (塩化ホスホリル) または五塩化リンを使用し、日光または紫外線条件を使用することで大幅に増加します。5 時間経過し、ホルムアミド - オキシ塩化リン - アデニン溶液が冷却したら、ホルムアミドと生成されたアデニンが入っているフラスコに水を入れます。次に、水 - ホルムアミド - アデニン溶液を活性炭のろ過カラムに注ぎます。水とホルムアミド分子は小分子であるため、炭を通過して廃棄フラスコに入ります。しかし、大きなアデニン分子は、アデニンと炭中の炭素の間で相互作用するファンデルワールス力により、炭に付着または「吸着」します。炭は表面積が大きいため、一定の大きさ（水やホルムアミドより大きい）の分子の大部分を炭に捕捉することができます。炭に吸着したアデニンからアデニンを抽出するには、水に溶解したアンモニアガス（アンモニア水）を活性炭アデニン構造に注ぎ、アデニンをアンモニア水溶液に放出します。その後、水、アンモニア、アデニンを含む溶液を空気乾燥させます。アンモニアガスが失われるため、以前は溶液が塩基性になり、アデニンを溶解できる状態になっていたアデニンは溶解性を失い、純白の粉末に結晶化して保存できるようになります。[19]
OroとKamat（1961）およびOrgelの同僚（1966、1967）は、4分子のHCNがテトラマー化してジアミノマレオジニトリル（12 ）を形成し、これがほぼすべての天然に存在するプリンに変換できることを示しました。[20] [21] [22] [23] [24]例えば、5分子のHCNは、特にアンモニアの存在下で 発熱反応で凝縮してアデニンを生成します。
トラウベプリン合成（1900年）は、アミン置換ピリミジンとギ酸との間の古典的な反応（ヴィルヘルム・トラウベにちなんで名付けられた）である。[25]
プリンリボヌクレオシドのプレバイオティック合成
生命がどのように誕生したかを理解するためには、生命の重要な構成要素が、生命誕生前の条件下で形成される化学経路についての知識が必要です。Nam et al. (2018) [26] は、プリンおよびピリミジン核酸塩基とリボースが直接縮合して水性微小液滴中でリボヌクレオシドを生成することを実証しました。これはRNA形成につながる重要なステップです。また、プリンリボヌクレオシドを合成するための、生命誕生前のプロセスの可能性は、2016年にBecker et al .によって発表されました。 [27]
参照
参考文献
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外部リンク
- 食品中のプリン含有量