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Poliamina

Una poliamina es un compuesto orgánico que tiene más de dos grupos amino . Las alquilpoliaminas se producen de forma natural, pero algunas son sintéticas. Las alquilpoliaminas son incoloras, higroscópicas y solubles en agua. Con un pH casi neutro, existen como derivados del amonio. [1] La mayoría de las poliaminas aromáticas son sólidos cristalinos a temperatura ambiente.

Poliaminas naturales

Las poliaminas lineales de bajo peso molecular se encuentran en todas las formas de vida. Los principales ejemplos son la triamina espermidina y la tetraamina espermina . Están relacionadas estructural y biosintéticamente con las diaminas putrescina y cadaverina . El metabolismo de las poliaminas está regulado por la actividad de la enzima ornitina descarboxilasa (ODC). [2] Las poliaminas se encuentran en altas concentraciones en el cerebro de los mamíferos . [3]

Poliaminas sintéticas

Las etilendiaminas son una clase de poliaminas sintéticas de importancia comercial con enlaces de etileno ( -CH 2 CH 2 − ); la capacidad de producción global se estimó en 385.000 toneladas en 2001. [4] Son intermediarios químicos que se utilizan a menudo para fabricar surfactantes y como reticulantes para resinas epoxi . [5] Algunos miembros de esta clase incluyen:

Otras poliaminas sintéticas incluyen 1,3,5-triazinano (que no debe confundirse con 1,3,5-triazina ) y análogos N-sustituidos. Los enlaces metileno ( −CH2 ) se derivan del formaldehído . El producto de reacción de monoetanolamina y formaldehído se conoce industrialmente como "triazina MEA" (en realidad es un triazinano), y sirve como un eliminador de sulfuro de hidrógeno soluble en agua . [7] La ​​hexametilentetramina (hexamina) es otro producto de formaldehído y amoníaco que tiene varios usos en la industria. A nivel doméstico, se utiliza como combustible sólido para acampar. En el laboratorio, reacciona con haluros de alquilo para preparar selectivamente aminas primarias en la reacción de Delépine .

Función biológica

Aunque se sabe que la biosíntesis de poliaminas está muy regulada, la función biológica de las poliaminas solo se entiende parcialmente. En su forma de amonio catiónico, se unen al ADN y, en su estructura, representan compuestos con cationes que se encuentran a intervalos regularmente espaciados (a diferencia del Mg2+o Ca2+, que son cargas puntuales). También se ha descubierto que actúan como promotores del cambio de marco ribosómico programado durante la traducción. [8]

La inhibición de la biosíntesis de poliaminas retarda o detiene el crecimiento celular . El aporte de poliaminas exógenas restablece el crecimiento de estas células. La mayoría de las células eucariotas expresan una ATPasa transportadora de poliaminas en su membrana celular que facilita la internalización de poliaminas exógenas. Este sistema es muy activo en células de rápida proliferación y es el objetivo de algunos fármacos quimioterapéuticos actualmente en desarrollo. [9]

Las poliaminas también son moduladores de una variedad de canales iónicos , incluidos los receptores NMDA y los receptores AMPA . Bloquean los canales de potasio rectificadores hacia adentro, de modo que las corrientes de los canales se rectifican hacia adentro, lo que permite que la energía celular, es decir, K+
El gradiente de iones a través de la membrana celular se conserva. Además, las poliaminas participan en la iniciación de la expresión de la respuesta SOS del operón de colicina E7 y regulan a la baja las proteínas que son esenciales para la captación de colicina E7, lo que confiere una ventaja de supervivencia a la E. coli productora de colicina en condiciones de estrés. [10]

Las poliaminas pueden mejorar la permeabilidad de la barrera hematoencefálica . [11]

Están implicadas en la modulación de la senescencia de los órganos de las plantas y por tanto se consideran una hormona vegetal . [12] Además, están directamente implicadas en la regulación de la muerte celular programada. [13]

Reparación del ADN dirigida por homología

Las poliaminas promueven la reparación de la rotura de doble cadena (DSB) mediada por recombinación homóloga (HR) . [14] Las poliaminas mejoran la actividad de intercambio de cadenas de ADN de la recombinasa RAD51 . La disminución de poliaminas sensibiliza a las células a sustancias genotóxicas como la radiación ionizante y la radiación ultravioleta . El efecto de las poliaminas en RAD51 surge de su capacidad para mejorar la captura de ADN dúplex homólogo y promover la actividad de intercambio y emparejamiento de ADN homólogo mediada por RAD-51. [14] Las poliaminas parecen tener un papel conservado evolutivamente en la regulación de la actividad de la recombinasa.

Biosíntesis de espermidina, espermina, termospermina.

Biosíntesis de espermidina y espermina a partir de putrescina. Ado = 5'-adenosil

La espermidina se sintetiza a partir de la putrescina, utilizando un grupo aminopropilo de la S -adenosil-L-metionina (SAM) descarboxilada, S -adenosilmetioninaamina . La reacción es catalizada por la espermidina sintasa . [15]

La espermina se sintetiza a partir de la reacción de la espermidina con SAM en presencia de la enzima espermina sintasa .

Las poliaminas experimentan una rápida interconversión en el ciclo de la poliamina, en el que la putrescina conduce a la síntesis de espermidina y espermina, con degradación de estas poliaminas para formar putrescina, que puede comenzar el ciclo nuevamente. [15]

La termospermina ( NH 2 −(CH 2 ) 3 −NH−(CH 2 ) 3 −NH−(CH 2 ) 4 −NH 2 ) es un isómero estructural de la espermina y un regulador del crecimiento de las plantas. Se produce a partir de la espermidina por la acción de la termospermina sintasa , que está codificada por un gen llamado ACAULIS5 (ACL5). [16]

Análogos de poliamina

El papel fundamental de las poliaminas en el crecimiento celular ha llevado al desarrollo de una serie de agentes que interfieren en el metabolismo de las poliaminas. Estos agentes se utilizan en la terapia del cáncer . Los análogos de las poliaminas aumentan la expresión de p53 en una célula, lo que conduce a la restricción de la proliferación y la apoptosis . [17] También disminuye la expresión del receptor de estrógeno alfa en el cáncer de mama con receptores de estrógeno positivos. [18]

Véase también

Referencias

  1. ^ Eller, Karsten; Henkes, Erhard; Rossbacher, Roland; Höke, Hartmut (2005). "Aminas alifáticas". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a02_001. ISBN 978-3527306732.
  2. ^ Pegg, AE; McCann, PP (1982). "Metabolismo y función de las poliaminas". Revista estadounidense de fisiología . 243 (5): 212–221. doi :10.1152/ajpcell.1982.243.5.C212. PMID  6814260. S2CID  21063248.
  3. ^ Seiler, N. (1982). "Poliaminas". En Lajtha, A. (ed.). Arquitectura química y celular . Manual de neuroquímica. Vol. 1 (2.ª ed.). Springer. págs. 223–255. doi :10.1007/978-1-4757-0614-7_9. ISBN 978-1-4757-0614-7.
  4. ^ Srivasan Sridhar; Richard G. Carter (2001). "Diaminas y aminas superiores alifáticas". Enciclopedia Kirk-Othmer de tecnología química . Nueva York: John Wiley. doi :10.1002/0471238961.0409011303011820.a01.pub2. ISBN 9780471238966.
  5. ^ Lawrence, Stephen A. (2004). Aminas: síntesis, propiedades y aplicaciones. Cambridge University Press. pág. 64. ISBN 978-0-521-78284-5.
  6. ^ Haynes, RK; Vonwiller, SC; Luderer, MR (2006). "N,N,N′,N′-Tetrametiletilendiamina". En Paquette, L. (ed.).N , N , N ′, N ′-Tetrametiletilendiamina . Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica . Wiley. doi :10.1002/047084289X.rt064.pub2. ISBN 0-471-93623-5.
  7. ^ GN Taylor; JJ Wylde; T. Müller; J Murison; F. Schneider (2017). Nueva perspectiva sobre el mecanismo de eliminación de H2S de la triazina MEA frente a la triazina MMA . Conferencia internacional de la SPE sobre química de yacimientos petrolíferos. Montgomery, Texas. doi :10.2118/184529-MS.
  8. ^ Rato C; Amirova SR; Bates DG; Stansfield I; Wallace HM (junio de 2011). "Recodificación traduccional como un controlador de retroalimentación: los enfoques de sistemas revelan efectos específicos de poliamina en el cambio de marco ribosomal de la antizima". Nucleic Acids Res . 39 (11): 4587–97. doi :10.1093/nar/gkq1349. PMC 3113565 . PMID  21303766. 
  9. ^ Wang C, Delcros JG, Cannon L, Konate F, Carias H, Biggerstaff J, Gardner RA, Phanstiel IV O (noviembre de 2003). "Definición de los requisitos moleculares para la administración selectiva de conjugados de poliamina en células que contienen transportadores de poliamina activos". J Med Chem . 46 (24): 5129–38. doi :10.1021/jm030223a. PMID  14613316.
  10. ^ Yi-Hsuan Pan; Chen-Chung Liao (mayo de 2006). "Los roles críticos de las poliaminas que regulan la producción de ColE7 y restringen la captación de ColE7 por la Escherichia coli productora de colicina". J. Biol. Chem . 281 (19): 13083–91. doi : 10.1074/jbc.M511365200 . PMID  16549429.
  11. ^ Zhang L, Lee HK, Pruess TH, White HS, Bulaj G (marzo de 2009). "Síntesis y aplicaciones de residuos de aminoácidos de poliamina: mejora de la bioactividad de un neuropéptido analgésico, la neurotensina". J. Med. Chem . 52 (6): 1514–7. doi :10.1021/jm801481y. PMC 2694617. PMID  19236044 . 
  12. ^ Pandey S, Ranade SA, Nagar PK, Kumar N (septiembre de 2000). "El papel de las poliaminas y el etileno como moduladores de la senescencia de las plantas". J. Biosci . 25 (3): 291–9. doi :10.1007/BF02703938. PMID  11022232. S2CID  21925829.
  13. ^ Moschou, PN; Roubelakis-Angelakis, KA (11 de noviembre de 2013). "Poliaminas y muerte celular programada". Revista de botánica experimental . 65 (5): 1285–96. doi : 10.1093/jxb/ert373 . PMID  24218329.
  14. ^ ab Lee CY, Su GC, Huang WY, Ko MY, Yeh HY, Chang GD, Lin SJ, Chi P (enero de 2019). "Promoción de la reparación del ADN dirigida por homología mediante poliaminas". Nat Commun . 10 (1): 65. Bibcode :2019NatCo..10...65L. doi :10.1038/s41467-018-08011-1. PMC 6325121 . PMID  30622262. 
  15. ^ ab Pál M, Szalai G, Janda T (2015). "Especulación: las poliaminas son importantes en la señalización del estrés abiótico" (PDF) . Plant Science . 237 : 16–23. Bibcode :2015PlnSc.237...16P. doi :10.1016/j.plantsci.2015.05.003. PMID  26089148.
  16. ^ Takano, A; Kakehi, J; Takahashi, T (abril de 2012). "La termospermina no es una poliamina menor en el reino vegetal". Plant Cell Physiol . 53 (4): 606–16. doi : 10.1093/pcp/pcs019 . PMID  22366038.
  17. ^ Huang, Yi; Pledgie, Allison; Rubin, Ethel; Marton, Laurence J.; Woster, Patrick M.; Sukumar, Saraswati; Casero, Robert A.; Davidson, Nancy E. (septiembre de 2005). "Papel de p53/p21(Waf1/Cip1) en la regulación de la inhibición del crecimiento inducida por análogos de poliamina y la muerte celular en células de cáncer de mama humano". Cancer Biology & Therapy . 4 (9): 1006–13. doi :10.4161/cbt.4.9.1970. PMC 3639297 . PMID  16131835. 
  18. ^ Huang, Y; Keen, JC; Pledgie, A; Marton, LJ; Zhu, T; Sukumar, S; Park, BH; Blair, B; Brenner, K; Casero, RA Jr; Davidson, NE (2006). "Los análogos de poliamina regulan negativamente la expresión del receptor de estrógeno alfa en células de cáncer de mama humano". J Biol Chem . 281 (28): 19055–63. doi : 10.1074/jbc.M600910200 . PMC 3623667 . PMID  16679312. 

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