ホスホジエステルはそれがどのように形成されるか、機能および例を結び付ける

の ホスホジエステル結合 それらは、リン酸基の２つの酸素原子と他の２つの分子のヒドロキシル基との間に生じる共有結合である。この種の結合では、リン酸基は、その酸素原子を介して2つの分子間の安定した結合の「橋」として機能します。.

天然におけるホスホジエステル結合の基本的な役割は、ＤＮＡとＲＮＡの両方の核酸鎖の形成のそれである。ペントース糖（場合によってはデオキシリボースまたはリボース）と共に、リン酸基はこれらの重要な生体分子の支持構造の一部です。.

タンパク質のように、DNAまたはRNAのヌクレオチド鎖は、相補的塩基間の水素結合などの非共有結合によって安定化されている異なる三次元立体配座をとることができる。.

しかしながら、一次構造はホスホジエステル結合により共有結合したヌクレオチドの線状配列により与えられる。.

索引

ホスホジエステル結合の形成方法?

タンパク質中のペプチド結合および単糖間のグリコシド結合のように、ホスホジエステル結合は、水分子が失われる脱水反応から生じる。これらの脱水反応の1つの概要はここにあります：

H-X₁-OH + H-X₂-OH→H-X₁-X₂-OH + H₂○

リン酸イオンは、完全に脱プロトン化されたリン酸の共役塩基に対応し、無機リン酸エステルと呼ばれ、その略語はＰ１と表される。２つのリン酸基が互いに結合すると、無水リン酸結合が形成され、無機ピロリン酸またはＰＰｉとして知られる分子が得られる。.

リン酸イオンが有機分子の炭素原子に結合している場合、その化学結合はリン酸エステルと呼ばれ、結果として生じる種は有機一リン酸である。有機分子が複数のリン酸基に結合すると、有機二リン酸または三リン酸が形成される。.

単一分子の無機ホスフェートが２つの有機基に結合するとき、ホスホジエステル結合または「ジエステルホスフェート」が使用される。ＡＴＰのような分子のリン酸基間のホスホジエステル結合を高エネルギーホスホアンヒドロ結合と混同しないことが重要である。.

隣接ヌクレオチド間のホスホジエステル結合は、DNAまたはRNAの鎖上の、ヌクレオチドの5 '位のヒドロキシルと次のヌクレオチドの3'位のヒドロキシルとの間に生じる2つのホスホエステル結合からなる。.

培地の条件に応じて、これらの結合は酵素的にも非酵素的にも加水分解することができる。.

我々が知っているように、化学結合の形成と切断は全ての重要な過程にとって極めて重要であり、そしてホスホジエステル結合の場合も例外ではない。.

これらの結合を形成することができる最も重要な酵素の中には、ＤＮＡまたはＲＮＡポリメラーゼおよびリボザイムがある。酵素ホスホジエステラーゼはそれらを酵素的に加水分解することができる.

細胞増殖の重要な過程である複製の間に、各反応サイクルにおいて鋳型塩基に相補的なdNTP（デオキシヌクレオチド三リン酸）がヌクレオチド転移反応によりDNAに組み込まれる。.

結合しているdNTPのαリン酸とβリン酸の間の結合の破壊から放出されるエネルギーのおかげで、ポリメラーゼは鋳型鎖の3'-OHとdNTPのαリン酸の間に新しい結合を形成する原因となる。ホスホアンヒドロ結合による.

結果は、ヌクレオチドによる鎖の伸長およびピロリン酸分子（ＰＰｉ）の放出である。これらの反応は２つの二価マグネシウムイオン（Ｍｇ）に値すると決定された。²⁺）、その存在は求核剤ＯＨの静電安定化を可能にする。^- 酵素の活性部位に近似する.

の pK_ある ホスホジエステル結合の結合は0に近いので、水溶液中ではこれらの結合は完全にイオン化され、負に帯電しています。.

これは核酸分子に負電荷を与え、これはタンパク質アミノ酸残基の正電荷とのイオン性相互作用、金属イオンとの静電結合、またはポリアミンとの会合のために中和される。.

水溶液中では、ＤＮＡ分子中のホスホジエステル結合はＲＮＡ分子中よりもはるかに安定である。アルカリ性溶液中では、ＲＮＡ分子中の前記結合は、５ '末端における２'オキシアニオンによるヌクレオシドの分子内置換によって開裂される。.

言及したように、これらの結合の最も関連性のある役割は、細胞の世界で最も重要な分子である核酸分子の骨格の形成におけるそれらの関与である。.

ＤＮＡ複製およびタンパク質合成に積極的に関与するトポイソメラーゼ酵素の活性は、ＤＮＡの５ '末端のホスホジエステル結合とこれらの活性部位のチロシン残基の側鎖との相互作用に依存する。酵素.

環状アデノシン一リン酸（ｃＡＭＰ）または環状グアノシン三リン酸（ｃＧＴＰ）のようなセカンドメッセンジャーとして関与する分子は、ホスホジエステラーゼとして知られる特定の酵素によって加水分解されるホスホジエステル結合を有し、その関与は多くのシグナル伝達プロセスにとって非常に重要である。細胞の.

生体膜の基本成分であるグリセロリン脂質は、分子の親水性領域を構成する極性「頭部」基にホスホジエステル結合によって結合されているグリセロール分子で構成されています.

Fothergill、M。、Goodman、M。F、Petruska、J。およびWarshel、A。（1995）。 DNAポリメラーゼIによるホスホジエステル結合加水分解における金属イオンの役割の構造 - エネルギー分析. アメリカ化学会誌, 117（47）、11619-11627.
Lodish、H.、Berk、A.、Kaiser、C.A.、Krieger、M.、Bretscher、A.、Ploegh、H.、Martin、K.（2003）. 分子細胞生物学 （第5版）。 Freeman、W. H.＆Company.
Nakamura、T.、Zhao、Y.、Yamagata、Y.、Hua、Y. J.、＆Yang、W.（2012）。 DNAポリメラーゼηがホスホジエステル結合を形成するのを見る. 自然, 487（7406）、196-201.
Nelson、D. L.、＆Cox、M. M.（2009）. レニンガー生化学の原理. オメガエディション （第5版）
Oivanen、M.、Kuusela、S.、＆Lönnberg、H.（1998）。ブレンステッド酸と塩基によるRNAのホスホジエステル結合の開裂と異性化の速度論と機構. 化学レビュー, 98年（3）、961-990.
Pradeepkumar、P.I.、Hoebartner、C.、Baum、D.、およびSilverman、S.（2008）。ヌクレオペプチド結合のDNA触媒形成. Angewandte Chemieインターナショナルエディション, 47（9）、1753-1757.
Soderberg、T.（2010）. 生物学を重視した有機化学その2 （第二巻）。ミネソタ：ミネソタ大学モリスデジタルウェル。 www.digitalcommons.morris.umn.eduから取得