[β-¹³C]-L-cysteine | 201612-57-9

• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机酸及其衍生物 - 羧酸及其衍生物
• 英文名称: [β-¹³C]-L-cysteine
• 英文别名: [β-¹³C]-cysteine；[β-¹³C]-Cys；L-cysteine；(3-13C)-L-cysteine；L-[3-(13)C]-cysteine；L-[3-(13)C-]Cys；L-Cysteine-3-13C；(2R)-2-amino-3-sulfanyl(313C)propanoic acid
• CAS: 201612-57-9
• 化学式: C₃H₇NO₂S
• 分子量: 122.149
• InChiKey: XUJNEKJLAYXESH-IJGDANSWSA-N

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -2.5
• 重原子数：
  7
• 可旋转键数：
  2
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.67
• 拓扑面积：
  64.3
• 氢给体数：
  3
• 氢受体数：
  4

制备方法与用途

L-半胱氨酸-3-13C是一种带有13C标记的L-半胱氨酸。L-半胱氨酸作为一种条件必需氨基酸，是硫化氢（H2S）、谷胱甘肽和牛磺酸等生物活性分子的前体。研究表明，L-半胱氨酸能够抑制生长激素释放肽，从而降低啮齿动物及人类的食欲。

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  [β-¹³C]-L-cysteine 在 盐酸 、 乙二胺四乙酸 、 sodium nitrite 作用下， 以 水 为溶剂， 反应 0.17h， 生成 (3-13C)-L-Cys-SNO
  参考文献：
  名称：

  水溶性三芳基膦作为蛋白质 S-亚硝化的生物标志物

  摘要：

  S-亚硝基硫醇 (RSNO) 代表一类重要的翻译后修饰，可保留和放大一氧化氮的作用并调节酶活性。几种调节蛋白现已成为细胞S-亚硝化的验证靶标，直接检测蛋白质中的S-亚硝化残基对于更好地了解 RSNO 介导的信号传导变得至关重要。目前的 RSNO 检测依赖于限制其整体特异性和可靠性的间接检测。在这里，我们报告了S的反应-亚硝化半胱氨酸、谷胱甘肽和突变的 C165S 烷基氢过氧化物还原酶与水溶性膦三（4,6-二甲基-3-磺基苯基）膦三钠盐水合物 (TXPTS)。NMR 和 MS 技术的结合表明，这些反应会产生共价S-烷基鏻离子加合物（具有 S-P +连接性）、TXPTS 氧化物和 TXPTS 衍生的氮杂叶立德。从机制上讲，该反应可以通过S-取代的氮杂-叶立德或从 RSNO 基团直接置换硝酰基来进行。这项工作提供了一种检测和量化溶液中S-亚硝化物质的新方法，并表明膦可能是了解S的复杂生理作用的有

  DOI：

  10.1021/cb900302u
• 作为产物：
  描述：

  [1-¹³C]-6-deoxy-6-sulfo-D-glucopyranose 在 L-谷氨酰胺 作用下， 以 aq. buffer 为溶剂， 反应 144.0h， 生成 乙酸-2-13C 、 [β-¹³C]-L-cysteine 、 2-氧代-[3-13C]丙酸 、 、 L-丙氨酸-3-13C 、 (S)-(3-13C)aspartic acid 、 L-[4-¹³C]glutamine 、 L-丝氨酸(3-13C)
  参考文献：
  名称：

  日粮糖6磺酸葡萄糖（sulfoquinovose）对碳水化合物代谢的代谢和生化影响

  摘要：

  主要碳水化合物途径（糖酵解，磷酸戊糖和己糖胺生物合成途径）活性的增加是诸如癌症等新陈代谢疾病的标志之一。磺基喹喔基二酰基甘油脂是人类饮食中发现的一种磺基糖脂，具有抗癌活性，而其碳水化合物部分（葡萄糖6磺酸盐或磺基喹诺夫糖）被去除时就不存在。这项工作使用细菌系统通过三个主要的碳水化合物加工途径进一步了解了这种糖的代谢，以及这如何影响其生物活性。使用（13）C NMR光谱和酶分析，我们表明6-磺酸葡萄糖不能进入戊糖磷酸途径，因此减少了戊糖和核苷酸的生物合成。在糖酵解过程中，葡萄糖6磺酸盐只能为每个单糖分子提供一个丙酮酸，与6-磷酸葡萄糖相比，该途径的流量减少了一半。葡萄糖6-磺酸盐可通过产生葡萄糖胺6-磺酸盐进入己糖胺生物合成途径，后者是一种竞争性抑制己糖胺产生的抗菌剂。所有这些与碳水化合物途径的相互作用都可能有助于解释观察到的6-磺酸葡萄糖在体外具有的抗癌活性。这增加了我们对富含6-磺酸葡萄

  DOI：

  10.1016/j.carres.2012.09.014

文献信息

• 1H, 13C NMR and UV spectroscopy studies of gold(III)-tetracyanide complex with l-cysteine, glutathione, captopril, l-methionine and dl-seleno-methionine in aqueous solution
  作者：Bassem A. Al-Maythalony、Mohamed I.M. Wazeer、Anvarhusein A. Isab

  DOI：10.1016/j.ica.2010.06.001

  日期：2010.10

  with biologically important thiols, thioether and selenoether were carried out and monitored using 1H, 13C NMR and UV spectroscopy. These ligands include l-cysteine, glutathione, captopril, l-methionine and dl-seleno-methionine. Thiols show very strong affinity to be oxidized into the disulfide by auricyanide, which gets reduced to aurocyanide [Au(CN)2]−. l-cysteine reaction mechanism with [Au(CN)4]−

  使用1 H，13 C NMR和UV光谱法进行并监测了Auricyanide [Au（CN）4 ] -与生物学上重要的硫醇，硫醚和硒醚的相互作用。这些配体包括l-半胱氨酸，谷胱甘肽，卡托普利，l-蛋氨酸和dl-硒代蛋氨酸。硫醇显示出很强的亲和力，可被金硫氰酸盐氧化为二硫键，而被还原为金硫氰酸盐[Au（CN）2 ] -。发现具有[Au（CN）4 ] -的l-半胱氨酸反应机理取决于反应物的摩尔比。虽然L-蛋氨酸对金刚烷胺完全呈惰性，但dl-Se-蛋氨酸与[Au（CN）4 ]具有一定的反应性。−将溶液的pH升高至12以利于氰化物交换之后。
• Synthesis of 13C-labeled derivatives of cysteine for magnetic resonance imaging studies of drug uptake and conversion to glutathione in rat brain
  作者：Prince N. A. Amoyaw、James B. Springer、Michael P. Gamcsik、Rebecca L. Mutesi、Michael A. D'Alessandro、Collin R. Dempsey、Susan M. Ludeman

  DOI：10.1002/jlcr.1904

  日期：2011.7

  Effects of neurodegeneration have been linked to inefficient detoxification of free radicals due to lowered concentrations of antioxidants, especially glutathione, in the brain. In the biosynthesis of glutathione, cysteine concentration is generally the limiting factor. Glutathione and cysteine administrations are not effective treatments for neurodegeneration because glutathione inefficiently crosses cell membranes and cysteine is neurotoxic at high concentrations. Prodrugs of glutathione and cysteine may have more favorable uptake and/or toxicity profiles. Three such prodrugs were synthesized with a 13C-label such that in vivo uptake of each and conversion to glutathione in the brain could be monitored by magnetic resonance imaging. L-[3-13C]-Cysteine was treated with sodium acetate trihydrate and acetic anhydride to give 2(R)-N-acetyl-[3-13C]-cysteine ([13C]-NAC; 96%). Addition of triphosgene to L-[3-13C]-cysteine provided 4(R)-[5-13C]-2-oxothiazolidine-4-carboxylic acid ([13C]-OTZ; 65%). A four-step pathway was used to synthesize ethyl γ-L-glutamyl-[3-13C]-L-cysteinate ([13C]-GCEE). L-[3-13C]-Cysteine was esterified (100% yield) and then cyclized with acetaldehyde to give ethyl 2(R,S)-methyl-[5-13C]-thiazolidine-4(R)-carboxylate (73%) as a mixture of two diastereomers (65:35). The thiazolidine was silylated (bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide) and reacted with N-phthaloyl-L-glutamic anhydride. Treatment with hydrazine afforded ethyl N-[γ-4′(S)-glutamyl]-2(R,S)-methyl-[5-13C]-thiazolidine-4(R)-carboxylate (48%; 73:27 mixture of diastereomers). This was converted to the desired product, [13C]-GCEE (49%), using mercury (II) acetate and hydrogen sulfide.

  神经变性的影响与大脑中抗氧化剂（尤其是谷胱甘肽）浓度降低导致自由基解毒效率低下有关。在谷胱甘肽的生物合成过程中，半胱氨酸浓度通常是限制因素。谷胱甘肽和半胱氨酸不能有效治疗神经变性，因为谷胱甘肽不能有效穿过细胞膜，而半胱氨酸在高浓度时具有神经毒性。谷胱甘肽和半胱氨酸的原药可能具有更有利的吸收和/或毒性特征。我们合成了三种带有 13C 标记的原药，以便通过磁共振成像监测每种原药在体内的吸收情况以及在大脑中转化为谷胱甘肽的情况。用三水醋酸钠和醋酸酐处理 L-[3-13C]-半胱氨酸可得到 2(R)-N-乙酰基-[3-13C]-半胱氨酸（[13C]-NAC；96%）。将三光气加入 L-[3-13C]-半胱氨酸，可得到 4(R)-[5-13C]-2-氧代噻唑烷-4-羧酸（[13C]-OTZ；65%）。γ-L-谷氨酰-[3-13C]-L-半胱氨酸乙酯（[13C]-GCEE）的合成采用了四步途径。将 L-[3-13C]-半胱氨酸酯化（产率 100%），然后与乙醛环化，得到 2(R,S)-甲基-[5-13C]-噻唑烷-4(R)-羧酸乙酯（73%），它是两种非对映异构体的混合物（65:35）。噻唑烷被硅烷化（双（三甲基硅基）三氟乙酰胺），并与 N-邻苯二甲酰-L-谷氨酸酐反应。用肼处理后得到 N-[γ-4′(S)-谷氨酰]-2(R,S)-甲基-[5-13C]-噻唑烷-4(R)-羧酸乙酯（48%；73:27 非对映异构体混合物）。使用乙酸汞 (II) 和硫化氢将其转化为所需产物 [13C]-GCEE (49%)。
• Use of a Tyrosine Analogue To Modulate the Two Activities of a Nonheme Iron Enzyme OvoA in Ovothiol Biosynthesis, Cysteine Oxidation versus Oxidative C–S Bond Formation
  作者：Li Chen、Nathchar Naowarojna、Heng Song、Shu Wang、Jiangyun Wang、Zixin Deng、Changming Zhao、Pinghua Liu

  DOI：10.1021/jacs.7b13628

  日期：2018.4.4

  histidine thiol derivative. The biosynthesis of ovothiol involves an extremely efficient trans-sulfuration strategy. The nonheme iron enzyme OvoA catalyzed oxidative coupling between cysteine and histidine is one of the key steps. Besides catalyzing the oxidative coupling between cysteine and histidine, OvoA also catalyzes the oxidation of cysteine to cysteine sulfinic acid (cysteine dioxygenase activity)

  Ovothiol 是一种组氨酸硫醇衍生物。卵硫醇的生物合成涉及极其有效的反式硫化策略。非血红素铁酶 OvoA 催化半胱氨酸和组氨酸之间的氧化偶联是关键步骤之一。除了催化半胱氨酸和组氨酸之间的氧化偶联外，OvoA 还催化半胱氨酸氧化成半胱氨酸亚磺酸（半胱氨酸双加氧酶活性）。迄今为止，关于 OvoA 催化的机制信息非常少。在本报告中，我们使用同位素敏感分支方法测量了 OvoA 催化中的动力学同位素效应 (KIE)。此外，通过琥珀抑制子介导的非天然氨基酸掺入方法，将活性位点酪氨酸（Tyr417）替换为2-氨基-3-（4-羟基-3-（甲硫基）苯基）丙酸（MtTyr），这两个OvoA活性（半胱氨酸和组氨酸之间的氧化偶联，以及半胱氨酸双加氧酶活性）可以被调节。这些结果表明，两种 OvoA 活性从一个共同的中间体分支出来，并且活性位点酪氨酸残基在控制这两种途径之间的分配中发挥着一些关键作用。
• Cysteine Oxidation Reactions Catalyzed by a Mononuclear Non-heme Iron Enzyme (OvoA) in Ovothiol Biosynthesis
  作者：Heng Song、Ampon Sae Her、Fiona Raso、Zhibin Zhen、Yuda Huo、Pinghua Liu

  DOI：10.1021/ol5005438

  日期：2014.4.18

  OvoA in ovothiol biosynthesis is a mononuclear non-heme iron enzyme catalyzing the oxidative coupling between histidine and cysteine. It can also catalyze the oxidative coupling between hercynine and cysteine, yet with a different regio-selectivity. Due to the potential application of this reaction for industrial ergothioneine production, in this study, we systematically characterized OvoA by a combination of three different assays. Our studies revealed that OvoA can also catalyze the oxidation of cysteine to either cysteine sulfinic acid or cystine. Remarkably, these OvoA-catalyzed reactions can be systematically modulated by a slight modification of one of its substrates, histidine.
• Water-Soluble Triarylphosphines as Biomarkers for Protein <i>S</i>-Nitrosation
  作者：Erika Bechtold、Julie A. Reisz、Chananat Klomsiri、Allen W. Tsang、Marcus W. Wright、Leslie B. Poole、Cristina M. Furdui、S. Bruce King

  DOI：10.1021/cb900302u

  日期：2010.4.16

  Several regulatory proteins are now verified targets of cellular S-nitrosation, and the direct detection of S-nitrosated residues in proteins has become essential to better understand RSNO-mediated signaling. Current RSNO detection depends on indirect assays that limit their overall specificity and reliability. Herein, we report the reaction of S-nitrosated cysteine, glutathione, and a mutated C165S alkyl

  S-亚硝基硫醇 (RSNO) 代表一类重要的翻译后修饰，可保留和放大一氧化氮的作用并调节酶活性。几种调节蛋白现已成为细胞S-亚硝化的验证靶标，直接检测蛋白质中的S-亚硝化残基对于更好地了解 RSNO 介导的信号传导变得至关重要。目前的 RSNO 检测依赖于限制其整体特异性和可靠性的间接检测。在这里，我们报告了S的反应-亚硝化半胱氨酸、谷胱甘肽和突变的 C165S 烷基氢过氧化物还原酶与水溶性膦三（4,6-二甲基-3-磺基苯基）膦三钠盐水合物 (TXPTS)。NMR 和 MS 技术的结合表明，这些反应会产生共价S-烷基鏻离子加合物（具有 S-P +连接性）、TXPTS 氧化物和 TXPTS 衍生的氮杂叶立德。从机制上讲，该反应可以通过S-取代的氮杂-叶立德或从 RSNO 基团直接置换硝酰基来进行。这项工作提供了一种检测和量化溶液中S-亚硝化物质的新方法，并表明膦可能是了解S的复杂生理作用的有