(S)-2-hydroxyglutarate | 30868-17-8

• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机酸及其衍生物 - 羟基酸及其衍生物
• 英文名称: (S)-2-hydroxyglutarate
• 英文别名: D-2-hydroxyglutarate；L-2-hydroxyglutarate；S-2-hydroxyglutarate；2-hydroxyglutarate；L-2-HG；S-2HG；(2S)-2-hydroxypentanedioate
• CAS: 30868-17-8
• 化学式: C₅H₆O₅
• 分子量: 146.1
• InChiKey: HWXBTNAVRSUOJR-VKHMYHEASA-L

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  0.3
• 重原子数：
  10
• 可旋转键数：
  2
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.6
• 拓扑面积：
  101
• 氢给体数：
  1
• 氢受体数：
  5

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  (S)-2-hydroxyglutarate 、 A 生成 2-氧代-戊二酸离子(2-) 、 AH₂
  参考文献：
  名称：

  在l-2-羟基戊二酸尿症中突变的基因编码l-2-羟基戊二酸脱氢酶。

  摘要：

  L-2-羟基戊二酸尿症的生化缺陷仍然未知，但是最近在14q22号染色体上发现了该突变基因。用编码人基因产物的cDNA转染人胚肾（HEK）细胞导致L-2-羟基戊二酸脱氢酶活性增加> 15倍。过表达的酶具有与大鼠肝酶相似的生化特性（包括对FAD的敏感性和与膜的缔合）。Western印迹分析表明，与线粒体定位一致，通过去除N末端约4kDa的片段对其进行加工。转染实验表明，在L-2-羟基戊二酸尿症患者中发现的突变（K81E，E176D，Delta-exon9）抑制了L-2-羟基戊二酸脱氢酶活性。Western印迹分析表明，这三种突变蛋白在HEK细胞中表达不同程度，但均被异常加工。总而言之，这些数据表明L-2-羟基戊二酸尿症是由于L-2-羟基戊二酸脱氢酶的缺乏所致。

  DOI：

  10.1016/j.biochi.2005.06.005
• 作为产物：
  描述：

  glutarate 在 iron(II)/α-ketoglutarate-dependent dioxygenase 作用下， 生成 (S)-2-hydroxyglutarate
  参考文献：
  名称：

  碳饥饿诱导的蛋白质D对戊二酸的羟化反应：对反应的立体选择性和区域选择性的计算研究

  摘要：

  碳饥饿诱导的蛋白D（CsiD）是最近表征的铁（II）/α-酮戊二酸依赖性加氧酶，可激活以C 2位为底物的戊二酸分子，专门生产（S）-2-羟基戊二酸产物。CsiD的这种选择性羟基化反应是大肠杆菌中赖氨酸生物降解途径的重要组成部分; 然而，对于反应的细节和选择性的来源知之甚少。到目前为止，实验研究未能捕获和表征任何短寿命的催化循环中间体。由于也没有关于这种酶的计算研究报道，我们决定通过CsiD酶的铁（IV）-氧代模型研究谷氨酸活化的化学反应机理。在这项工作中，我们目前对CsiD的大型活性位点簇模型进行密度泛函理论研究，并研究高价铁（IV）-氧代导致（S）-2-羟基戊二酸（R）的戊二酸羟化途径。）-2-羟基戊二酸和3-羟基戊二酸。在与实验观察一致，有利于产品的通道通向亲小号Ç2- H氢原子抽象形成（S）-2-羟基戊二酸酯。该反应是逐步进行的，通过铁（IV）-氧代物质夺取氢原子，然后从自由基中间体

  DOI：

  10.1021/acs.inorgchem.0c03749

文献信息

• Metabolite damage and its repair or pre-emption
  作者：Carole L Linster、Emile Van Schaftingen、Andrew D Hanson

  DOI：10.1038/nchembio.1141

  日期：2013.2

  Metabolites and cofactors can be converted to unwanted compounds by promiscuous enzymes and spontaneous chemical reactions. The growing list of enzymes that correct or prevent these reactions, akin to those that combat DNA and protein damage, have important roles in maintaining homeostasis and preventing disease. It is increasingly evident that metabolites suffer various kinds of damage, that such damage happens in all organisms and that cells have dedicated systems for damage repair and containment. First, chemical biology is demonstrating that diverse metabolites are damaged by side reactions of 'promiscuous' enzymes or by spontaneous chemical reactions, that the products are useless or toxic and that the unchecked buildup of these products can be devastating. Second, genetic and genomic evidence from prokaryotes and eukaryotes is implicating a network of new, conserved enzymes that repair damaged metabolites or somehow pre-empt damage. Metabolite (that is, small-molecule) repair is analogous to macromolecule (DNA and protein) repair and seems from comparative genomic evidence to be equally widespread. Comparative genomics also implies that metabolite repair could be the function of many conserved protein families lacking known activities. How—and how well—cells deal with metabolite damage affects fields ranging from medical genetics to metabolic engineering.

  代谢物和辅助因子可通过杂乱的酶和自发的化学反应转化为不需要的化合物。纠正或防止这些反应的酶越来越多，它们与防止 DNA 和蛋白质损伤的酶类似，在维持体内平衡和预防疾病方面发挥着重要作用。 越来越多的事实证明，代谢物会受到各种损伤，所有生物体都会发生这种损伤，而且细胞有专门的损伤修复和抑制系统。首先，化学生物学证明，各种代谢物会因 "杂乱 "酶的副反应或自发化学反应而受损，其产物是无用的或有毒的，这些产物的无节制积累会造成毁灭性后果。其次，来自原核生物和真核生物的基因和基因组证据表明，有一种新的、保守的酶网络可以修复受损的代谢物，或以某种方式预先防止损害。代谢物（即小分子）修复类似于大分子（DNA 和蛋白质）修复，从比较基因组学证据来看，似乎同样普遍。比较基因组学还表明，代谢物修复可能是许多缺乏已知活性的保守蛋白家族的功能。细胞如何以及如何很好地处理代谢物损伤影响着从医学遗传学到代谢工程等各个领域。
• Experimental and computational investigation of enzyme functional annotations uncovers misannotation in the EC 1.1.3.15 enzyme class
  作者：Elzbieta Rembeza、Martin K. M. Engqvist

  DOI：10.1371/journal.pcbi.1009446

  日期：——

  Only a small fraction of genes deposited to databases have been experimentally characterised. The majority of proteins have their function assigned automatically, which can result in erroneous annotations. The reliability of current annotations in public databases is largely unknown; experimental attempts to validate the accuracy within individual enzyme classes are lacking. In this study we performed

  只有一小部分存入数据库的基因已通过实验表征。大多数蛋白质的功能是自动分配的，这可能会导致错误的注释。公共数据库中当前注释的可靠性在很大程度上是未知的；缺乏验证单个酶类内准确性的实验尝试。在这项研究中，我们对 BRENDA 酶数据库的功能注释进行了概述。我们首先应用高通量实验平台来验证 S-2-羟酸氧化酶 (EC 1.1.3.15) 酶类的功能注释。我们选择了该类的 122 个代表性序列，并筛选了它们的预测功能。基于实验结果、预测的域结构和与先前表征的 S-2-羟酸氧化酶的相似性，我们推断酶类中至少有 78% 的序列被错误注释。我们通过实验证实了错误注释序列中的四种替代活动，并表明酶类中的错误注释随着时间的推移而增加。最后，我们对 BRENDA 数据库中所有酶类的注释进行了计算分析，并表明所有序列中有近 18% 被注释为酶类，同时与实验表征的代表没有相似性或域结构。我们表明，即使经过充分研究
• The gene mutated in l-2-hydroxyglutaric aciduria encodes l-2-hydroxyglutarate dehydrogenase
  作者：R. Rzem、E. Van Schaftingen、M. Veiga-da-Cunha

  DOI：10.1016/j.biochi.2005.06.005

  日期：2006.1

  mutations (K81E, E176D, Delta-exon9) found in patients with L-2-hydroxyglutaric aciduria suppressed L-2-hydroxyglutarate dehydrogenase activity. Western blot analysis showed that the three mutated proteins were expressed to various degrees in HEK cells, but were abnormally processed. Taken together, these data indicate that L-2-hydroxyglutaric aciduria is due to a deficiency in L-2-hydroxyglutarate dehydrogenase

  L-2-羟基戊二酸尿症的生化缺陷仍然未知，但是最近在14q22号染色体上发现了该突变基因。用编码人基因产物的cDNA转染人胚肾（HEK）细胞导致L-2-羟基戊二酸脱氢酶活性增加> 15倍。过表达的酶具有与大鼠肝酶相似的生化特性（包括对FAD的敏感性和与膜的缔合）。Western印迹分析表明，与线粒体定位一致，通过去除N末端约4kDa的片段对其进行加工。转染实验表明，在L-2-羟基戊二酸尿症患者中发现的突变（K81E，E176D，Delta-exon9）抑制了L-2-羟基戊二酸脱氢酶活性。Western印迹分析表明，这三种突变蛋白在HEK细胞中表达不同程度，但均被异常加工。总而言之，这些数据表明L-2-羟基戊二酸尿症是由于L-2-羟基戊二酸脱氢酶的缺乏所致。
• Increased glutarate production by blocking the glutaryl-CoA dehydrogenation pathway and a catabolic pathway involving l-2-hydroxyglutarate
  作者：Manman Zhang、Chao Gao、Xiaoting Guo、Shiting Guo、Zhaoqi Kang、Dan Xiao、Jinxin Yan、Fei Tao、Wen Zhang、Wenyue Dong、Pan Liu、Chen Yang、Cuiqing Ma、Ping Xu

  DOI：10.1038/s41467-018-04513-0

  日期：——

  Glutarate is a five carbon platform chemical produced during the catabolism of L-lysine. It is known that it can be catabolized through the glutaryl-CoA dehydrogenation pathway. Here, we discover that Pseudomonas putida KT2440 has an additional glutarate catabolic pathway involving L-2-hydroxyglutarate (L-2-HG), an abnormal metabolite produced from 2-ketoglutarate (2-KG). In this pathway, CsiD, a Fe2+/2-KG-dependent

  谷氨酸盐是L-赖氨酸分解代谢过程中产生的五碳平台化学物质。已知它可以通过戊二酰-CoA脱氢途径分解代谢。在这里，我们发现恶臭假单胞菌KT2440具有涉及L-2-羟基戊二酸（L-2-HG）（由2-酮戊二酸（2-KG）产生的异常代谢产物）的其他戊二酸分解代谢途径。在此途径中，CsiD，Fe 2+依赖于2-2-KG的谷氨酸羟化酶能够将谷氨酸转化为L-2-HG，而LhgO（一种L-2-HG氧化酶）可以催化L-2-HG转化为2-KG。我们构建了缺少两个谷氨酸分解代谢途径的重组菌株。它可以从L-赖氨酸生产戊二酸，产率为0.85 mol谷氨酸/ mol L-赖氨酸。因此，L-2-HG合成代谢和分解代谢是恶臭假单胞菌KT2440中戊二酰辅酶A脱氢途径的新陈代谢替代方法。L-赖氨酸可以是生酮的和生糖的。
• Widespread bacterial lysine degradation proceeding via glutarate and L-2-hydroxyglutarate
  作者：Sebastian Knorr、Malte Sinn、Dmitry Galetskiy、Rhys M. Williams、Changhao Wang、Nicolai Müller、Olga Mayans、David Schleheck、Jörg S. Hartig

  DOI：10.1038/s41467-018-07563-6

  日期：——

  Here we report catabolism of lysine to succinate in E. coli involving glutarate and L-2-hydroxyglutarate as intermediates. We show that CsiD acts as an α-ketoglutarate-dependent dioxygenase catalysing hydroxylation of glutarate to L-2-hydroxyglutarate. CsiD is found widespread in bacteria. We present crystal structures of CsiD in complex with glutarate, succinate, and the inhibitor N-oxalyl-glycine,

  在包括大肠杆菌在内的许多生物中，赖氨酸的降解仍然难以捉摸。在这里，我们报道赖氨酸在大肠杆菌中的分解代谢为琥珀酸酯，涉及谷氨酸和L-2-羟基谷氨酸作为中间体。我们表明CsiD充当α-酮戊二酸依赖性双加氧酶，催化将戊二酸羟化为L-2-羟基戊二酸。发现CsiD广泛存在于细菌中。我们提出了与谷氨酸，琥珀酸酯和抑制剂N-草酰甘氨酸复合的CsiD晶体结构，证明了结构上相关配体之间的强烈区别。我们显示L-2-羟基戊二酸通过LhgO转变为α-酮戊二酸，作为膜结合的，泛醌连接的脱氢酶。赖氨酸通过混杂酶GabT和GabD通过5-氨基戊酸酯进入途径。我们证明了谷氨酸结合后，CsiR途径的抑制作用得以缓解。总之，赖氨酸的降解提供了中枢代谢的重要环节。我们的结果暗示肠道微生物组是与人类疾病（例如癌症和有机酸尿症）相关的谷氨酸和L-2-羟基谷氨酸的潜在来源。