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S-Nitrosotiol

Estructura de un S -nitrosotiol. R denota algún grupo orgánico.

En química orgánica , los S -nitrosotioles , también conocidos como tionitritos , son compuestos orgánicos o grupos funcionales que contienen un grupo nitroso unido al átomo de azufre de un tiol . [1] Los S -nitrosotioles tienen la fórmula general R−S−N=O , donde R denota un grupo orgánico.

Los S -nitrosotioles han recibido mucha atención en bioquímica porque sirven como donantes tanto del ion nitrosonio NO + como del óxido nítrico y, por lo tanto, racionalizan mejor la química de la señalización basada en NO en los sistemas vivos, especialmente en relación con la vasodilatación . [2] Los glóbulos rojos , por ejemplo, llevan un reservorio esencial de S -nitrosohemoglobina y liberan S -nitrosotioles en el torrente sanguíneo en condiciones de bajo oxígeno, lo que hace que los vasos sanguíneos se dilaten. [3]

En bioquímica

Originalmente sugeridos por Ignarro para servir como intermediarios en la acción de los nitratos orgánicos, los S -nitrosotioles endógenos fueron descubiertos por Stamler y colegas ( S -nitrosoalbúmina en plasma y S -nitrosoglutatión en el fluido que recubre las vías respiratorias) y demostraron que representan una fuente principal de bioactividad del NO in vivo . Más recientemente, los S -nitrosotioles han sido implicados como mediadores primarios de la S -nitrosilación de proteínas , la modificación oxidativa del tiol de cisteína que proporciona una regulación ubicua de la función de las proteínas.

Los S -nitrosotioles están compuestos de moléculas pequeñas, péptidos y proteínas. La adición de un grupo nitroso a un átomo de azufre de un residuo de aminoácido de una proteína se conoce como S -nitrosilación o S - nitrosación . Este es un proceso reversible y una forma importante de modificación postraduccional de las proteínas. [4]

Las proteínas S -nitrosiladas (proteínas SNO) sirven para transmitir la bioactividad del óxido nítrico (NO) y para regular la función de las proteínas a través de mecanismos enzimáticos análogos a la fosforilación y la ubiquitinilación: los donantes de SNO se dirigen a motivos de aminoácidos específicos; la modificación postraduccional conduce a cambios en la actividad proteica, las interacciones proteicas o la ubicación subcelular de las proteínas diana; todas las clases principales de proteínas pueden sufrir S -nitrosilación, que está mediada por enzimas que añaden (nitrosilasas) y eliminan (denitrosilasas) SNO de las proteínas, respectivamente. En consecuencia, la actividad de la óxido nítrico sintasa (NOS) no conduce directamente a la formación de SNO, sino que requiere una clase adicional de enzimas (SNO sintasas), que catalizan la S -nitrosilación de novo. Las NOS finalmente se dirigen a residuos de Cys específicos para la S -nitrosilación a través de acciones conjuntas de SNO-sintasas y transnitrosilasas (reacciones de transnitrosación), que están involucradas en prácticamente todas las formas de señalización celular, que van desde la regulación de los canales iónicos y las reacciones acopladas a proteína G hasta la estimulación del receptor y la activación de la proteína reguladora nuclear. [5] [6]

Estructura y reacciones

El prefijo "S" indica que el grupo NO está unido al azufre. El ángulo SNO es cercano a 114°, lo que refleja la influencia del par solitario de electrones en el nitrógeno. [7]

Los S -nitrosotioles pueden surgir de la condensación del ácido nitroso y un tiol: [8]

RSH + HONO → RSNO + H2O

Otros métodos para su síntesis son el N2O3 y el nitrito de terc -butilo (tBuONO). [9] [10] [11] [ 12]

Una vez formados, estos compuestos de colores intensos suelen ser térmicamente inestables con respecto a la formación de disulfuro y óxido nítrico: [13]

2 RSNO → RSSR + 2 NO

Esta ecuación se invierte bajo la irradiación. [14] Los nitrosotioles también nitrosan aminas en una reacción radical similar: [13]

4RSNO + 2R′2NH → 2R′2NNO + 2 ( RS ) 2  + N2O + H2O

Los S -nitrosotioles liberan iones nitrosonio ( NO + ) tras el tratamiento con ácidos:

RSNO+H + → RSH+NO +

y pueden transferir grupos nitrosos a otros nucleófilos, incluidos otros tioles :

RSNO + R'SH → RSH + R'SNO

Sin embargo, estas reacciones son generalmente equilibrios lentos y requieren la eliminación destilativa del producto para continuar. [15]

En la reacción de Saville , el mercurio reemplaza al ion nitrosonio:

2RSNO + Hg → Hg(SR) 2 + 2NO

Detección

Los S -nitrosotioles se pueden detectar con espectroscopia UV-vis .

Ejemplos

S -Nitrosoglutatión

Referencias

  1. ^ Nomenclatura IUPAC "nitroso"
  2. ^ Zhang Y.; Hogg, N. (2005). "S-Nitrosotioles: formación y transporte celular". Biología y medicina de radicales libres . 38 (7): 831–838. doi :10.1016/j.freeradbiomed.2004.12.016. PMID  15749378.
  3. ^ Diesen, Diana L.; Douglas T. Hess; Jonathan S. Stamler (2008). "Vasodilatación hipóxica por glóbulos rojos: evidencia de una señal basada en S-nitrosotiol". Investigación de la circulación . 103 (5): 545–53. doi :10.1161/CIRCRESAHA.108.176867. PMC 2763414 . PMID  18658051. 
  4. ^ Ernst van Faassen; Anatoly Fyodorovich Vanin (7 de mayo de 2007). Radicales para la vida: las diversas formas de óxido nítrico. Elsevier. pp. 204–. ISBN 978-0-444-52236-8. Recuperado el 5 de septiembre de 2011 .
  5. ^ Gaston, B.; et al. (2003). "Señalización por S-nitrosilación en biología celular". Intervenciones moleculares . 3 (5): 253–63. doi :10.1124/mi.3.5.253. PMID  14993439.
  6. ^ Gaston, B.; et al. (2006). "Señalización de S-nitrosotiol en biología respiratoria". Revista estadounidense de medicina respiratoria y de cuidados críticos . 173 (11): 1186–1193. doi :10.1164/rccm.200510-1584PP. PMC 2662966. PMID  16528016 . 
  7. ^ Arulsamy, N.; Bohle, DS; Butt, JA; Irvine, GJ; Jordan, PA; Sagan, E. (1999). "Interrelaciones entre la dinámica conformacional y la química redox de los S-nitrosotioles". Revista de la Sociedad Química Americana . 121 (30): 7115–7123. doi :10.1021/ja9901314.
  8. ^ Wang, PG; Xian, M.; Tang, X.; Wu, X.; Wen, Z.; Cai, T.; Janczuk, AJ (2002). "Donantes de óxido nítrico: actividades químicas y aplicaciones biológicas". Chemical Reviews . 102 (4): 1091–1134. doi :10.1021/cr000040l. PMID  11942788.
  9. ^ Byler, DM; Susi, H (1981). "Espectros vibracionales y análisis de coordenadas normales de metil tionitrito y análogos isotópicos". J. Mol. Struct . 77 (1–2): 25–36. Bibcode :1981JMoSt..77...25B. doi :10.1016/0022-2860(81)85264-7.
  10. ^ Ir a, K.; Hino, Y.; Kawashima, T.; Kaminaga, M.; Yano, E.; Yamamoto, G.; Takagi, N.; Nagase, S. (2000). "Síntesis y estructura cristalina de un S-nitrosotiol estable que lleva un nuevo grupo de protección estérica y del S-nitrotiol correspondiente". Letras de tetraedro . 41 (44): 8479–8483. doi :10.1016/S0040-4039(00)01487-8.
  11. ^ Bartberger, MD; Houk, KN; Powell, SC; Mannion, JD; Lo, KY; Stamler, JS; Toone, EJ (2000). "Teoría, espectroscopia y análisis cristalográfico de S-nitrosotioles: la distribución conformacional determina el comportamiento espectroscópico". J. Am. Chem. Soc . 122 (24): 5889–5890. doi :10.1021/ja994476y.
  12. ^ Campo, L.; Dilts, RV; Ravichandran, R.; Lenhert, PG; Carnahan, GE (1978). "Un tionitrito inusualmente estable a partir de N-acetil-D,L-penicilamina; Cristal de rayos X y estructura molecular del tionitrito de 2-(acetilamino)-2-carboxi-1,1-dimetiletilo". J. Chem. Soc. Chem. Commun. (6): 249–250. doi :10.1039/c39780000249.
  13. ^ ab Williams, D. L. H. (1988). Nitrosación . Cambridge, Reino Unido: Cambridge University . págs. 174-175, 180. ISBN. 0-521-26796-X.
  14. ^ Williams 1988, pág. 182.
  15. ^ Williams 1988, pág. 181.