2-氧代-戊二酸离子(2-) | 64-15-3

• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机酸及其衍生物 - 酮酸及其衍生物
• 中文名称: 2-氧代-戊二酸离子(2-)
• 英文名称: α-ketoglutarate
• 英文别名: alpha-Ketoglutarate；a-ketoglutarate；α-KG；2-oxoglutarate；2-ketoglutarate；α-Ketoglutarat；oxoglutarate；a-KG；2-oxopentanedioate
• CAS: 64-15-3
• 化学式: C₅H₄O₅
• 分子量: 144.084
• InChiKey: KPGXRSRHYNQIFN-UHFFFAOYSA-L

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  0.4
• 重原子数：
  10
• 可旋转键数：
  2
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.4
• 拓扑面积：
  97.3
• 氢给体数：
  0
• 氢受体数：
  5

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  2-氧代-戊二酸离子(2-) 在 L-glutamic dehydrogenase from bovine liver 、 ammonium acetate 、 还原型辅酶Ⅰ 作用下， 反应 1.0h， 生成 L-谷氨酸
  参考文献：
  名称：

  Complex配合物作为通用发光探针进行酶促反应的用途

  摘要：

  荧光的酶促调制：Os III络合物的氧化形式在水溶液中是荧光的，而还原的Os II形式则没有明显的荧光。这种通用方法可以轻松地适应任何酶促反应，以产生能够分别与the络合物的还原或氧化形式相互作用的氧化或还原产物（见图）。

  DOI：

  10.1002/chem.200900498
• 作为产物：
  描述：

  L-阿拉伯糖 在 NADH oxidase from Lactobacillus pentosus 、 β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 、 ketoglutarate semialdehyde dehydrogenase from Pseudomonas putida 、 L-2-keto-3-deoxy-pentonate dehydratase from Cupriavidus necator 、 lactonase-2 from Noviherbaspirillum massilense 、 xylose dehydrogenase-2 from Herbaspirillum seropedicae Z₆₇ 作用下， 以 aq. buffer 为溶剂， 生成 2-氧代-戊二酸离子(2-)
  参考文献：
  名称：

  聚合转化–使用混杂的生物催化剂从异质生物质中无细胞合成化学物质

  摘要：

  已经提出了由木质纤维素生物质生产化学品的替代品。然而，生物质利用的一个固有挑战是底物的异质性，导致水解后存在混合糖。混合糖的发酵通常导致差的产量和多种副产物的产生，因此使随后的下游加工复杂化。因此，近年来已经开发了系统生物催化来应对这一挑战。在这项工作中，使用基于序列的发现方法，鉴定了几种具有广泛底物混杂的新型酶，这些酶是D-木糖和L转化的合适生物催化剂。-阿拉伯糖，植物生物量中半纤维素的两个主要成分。这些混杂酶使得D-木糖和L-阿拉伯糖能够同时进行生物转化，从而以最大的3 g L -1 h -1的产率和> 95％的产率产生1,4-丁二醇（BDO）。使用O 2作为辅因子循环的辅助底物，该模型系统进一步适应于由戊糖生产α-酮戊二酸（2-KG）的最大生产率，达到4.2 g L -1 h -1和99％的产率。为了验证我们系统的潜在适用性，我们尝试扩大D-木糖和L的BDO和2-KG产量-阿拉伯糖。

  DOI：

  10.1039/d0gc04288a
• 作为试剂：
  描述：

  苯硫酚 、 L-丝氨酸 在 ferrous(II) sulfate heptahydrate 、 磷酸吡哆醛 、 2-氧代-戊二酸离子(2-) 作用下， 以 aq. buffer 为溶剂， 生成 、
  参考文献：
  名称：

  使用基因工程大肠杆菌一锅法合成有用的 S-取代-L-半胱氨酸亚砜

  摘要：

  S-取代-L-半胱氨酸亚砜是植物中含有的有价值的化合物。特别是，(+)-蒜氨酸及其降解产物因其对人类健康的益处而受到广泛关注。然而，(+)-蒜氨酸的生产仅限于从植物中提取和化学合成；这两种方法在稳定性和安全性方面都有缺陷。在这里，我们提出了从容易获得的底物合成（+）-蒜氨酸的酶级联反应。为了实现一锅法 (+)-蒜氨酸生产，我们构建了共表达编码来自嗜水气单胞菌亚种色氨酸合酶的基因的大肠杆菌。嗜水菌NBRC 3820和来自苏云金芽孢杆菌2e2的l-异亮氨酸羟化酶作为生物催化剂。大肠杆菌中色氨酸酶基因的缺失使产量增加了约 2 倍。在优化条件下，(+)-蒜氨酸积累量达到110 mM，这是迄今为止最高的生产率。此外，通过将各种硫醇应用于级联反应，合成了天然和非天然S-取代-L-半胱氨酸亚砜。这些结果表明，所开发的生物工艺将能够提供多种S-取代-L-半胱氨酸亚砜。

  DOI：

  10.1021/acs.jafc.3c08824

文献信息

• Effects of Gln102Arg and Cys97Gly mutations on the structural specificity and stereospecificity of the L-lactate dehydrogenase from Bacillus stearothermophilus
  作者：Helmut K. W. Kallwass、Marcel A. Luyten、Wendy Parris、Marvin Gold、Cyril M. Kay、J. Bryan Jones

  DOI：10.1021/ja00038a016

  日期：1992.6

  The L-lactate dehydrogenase of Bacillus stearothermophilus (BSLDH) is a thermostable enzyme with considerable potential for applications in asymmetric synthesis. An understanding of the factors controlling its structural specificity and stereospecificity is therefore of interest. In this paper the effects of GIn 102→Arg and Cys97→Gly mutations have been evaluated. In a survey of thirteen 2-keto acids

  嗜热脂肪芽孢杆菌 (BSLDH) 的 L-乳酸脱氢酶是一种热稳定酶，在不对称合成中具有相当大的应用潜力。因此，了解控制其结构特异性和立体特异性的因素是很有意义的。本文评估了 GIn 102→Arg 和 Cys97→Gly 突变的影响。在对 13 种 2-酮酸的调查中，发现 Q102R 突变降低了 BSLDH 还原具有小或亲水 R 基团的 RCOCOOH 底物的活性，而不影响其对具有较大疏水性 R 取代基的那些的活性
• L-2-Hydroxyglutarate production arises from noncanonical enzyme function at acidic pH
  作者：Andrew M Intlekofer、Bo Wang、Hui Liu、Hardik Shah、Carlos Carmona-Fontaine、Ariën S Rustenburg、Salah Salah、M R Gunner、John D Chodera、Justin R Cross、Craig B Thompson

  DOI：10.1038/nchembio.2307

  日期：2017.5

  Acidification enhances lactate dehydrogenase– and malate dehydrogenase–mediated promiscuous production of L-2-hydroxyglutarate (L-2HG) from α-ketoglutarate and stabilizes HIF-1α levels. The metabolite 2-hydroxyglutarate (2HG) can be produced as either a D- R- or L- S- enantiomer, each of which inhibits α-ketoglutarate (αKG)-dependent enzymes involved in diverse biologic processes. Oncogenic mutations in isocitrate dehydrogenase (IDH) produce D-2HG, which causes a pathologic blockade in cell differentiation. On the other hand, oxygen limitation leads to accumulation of L-2HG, which can facilitate physiologic adaptation to hypoxic stress in both normal and malignant cells. Here we demonstrate that purified lactate dehydrogenase (LDH) and malate dehydrogenase (MDH) catalyze stereospecific production of L-2HG via 'promiscuous' reduction of the alternative substrate αKG. Acidic pH enhances production of L-2HG by promoting a protonated form of αKG that binds to a key residue in the substrate-binding pocket of LDHA. Acid-enhanced production of L-2HG leads to stabilization of hypoxia-inducible factor 1 alpha (HIF-1α) in normoxia. These findings offer insights into mechanisms whereby microenvironmental factors influence production of metabolites that alter cell fate and function.

  酸化作用增强乳酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶介导的从α-酮戊二酸产生L-2-羟基戊二酸（L-2HG）的非特异性反应，并稳定HIF-1α水平。代谢物2-羟基戊二酸（2HG）可以作为D-R-或L-S-手性异构体产生，每种都能抑制涉及多种生物过程的α-酮戊二酸（αKG）依赖性酶。异柠檬酸脱氢酶（IDH）的致癌突变产生D-2HG，导致细胞分化的病理阻断。另一方面，氧气限制导致L-2HG积累，这可以促进正常细胞和恶性细胞对低氧应激的生理适应。在此，我们证明纯化的乳酸脱氢酶（LDH）和苹果酸脱氢酶（MDH）通过非特异性还原替代底物αKG，催化特异性产生L-2HG。酸性pH通过促进αKG的质子化形式，该形式结合到LDHA的底物结合口袋中的关键残基，从而增强L-2HG的产生。酸增强的L-2HG产生导致在常氧条件下稳定缺氧诱导因子1α（HIF-1α）。这些发现提供了关于微环境因素如何影响代谢物产生，从而改变细胞命运和功能的机制的见解。
• Simultaneous Quantification of Metabolites Involved in Central Carbon and Energy Metabolism Using Reversed-Phase Liquid Chromatography−Mass Spectrometry and in Vitro ¹³C Labeling
  作者：Wen-Chu Yang、Miroslav Sedlak、Fred E. Regnier、Nathan Mosier、Nancy Ho、Jiri Adamec

  DOI：10.1021/ac801693c

  日期：2008.12.15

  Comprehensive analysis of intracellular metabolites is a critical component of elucidating cellular processes. Although the resolution and flexibility of reversed-phase liquid chromatography−mass spectrometry (RPLC−MS) makes it one of the most powerful analytical tools for metabolite analysis, the structural diversity of even the simplest metabolome provides a formidable analytical challenge. Here we describe a robust RPLC−MS method for identification and quantification of a diverse group of metabolites ranging from sugars, phosphosugars, and carboxylic acids to phosphocarboxylics acids, nucleotides, and coenzymes. This method is based on in vitro derivatization with a 13C-labeled tag that allows internal standard based quantification and enables separation of structural isomer pairs like glucose 6-phosphate and fructose 6-phosphate in a single chromatographic run. Calibration curves for individual metabolites showed linearity ranging over more than 2 orders of magnitude with correlation coefficients of R2 > 0.9975. The detection limits at a signal-to-noise ratio of 3 were below 1.0 μM (20 pmol) for most compounds. Thirty common metabolites involved in glycolysis, the pentose phosphate pathway, and tricarboxylic acid cycle were identified and quantified from yeast lysate with a relative standard deviation of less than 10%.

  详细分析细胞内代谢物是阐明细胞过程的关键组成部分。尽管反相液相色谱-质谱联用（RPLC-MS）的分辨率和灵活性使其成为代谢物分析中最强大的分析工具之一，但即使是简单的代谢组，其结构的多样性也带来了巨大的分析挑战。本文描述了一种稳健的RPLC-MS方法，用于鉴定和定量一系列广泛的代谢物，包括糖类、磷酸糖、羧酸、磷酸羧酸、核苷酸和辅酶。该方法基于使用13C标记标签的体外衍生化，允许基于内标的定量，并能在单次色谱运行中分离结构异构体对，如葡萄糖6-磷酸和果糖6-磷酸。单个代谢物的校准曲线显示线性范围超过两个数量级，相关系数R² > 0.9975。大多数化合物的信噪比为3的检测限低于1.0 μM（20 pmol）。从酵母裂解液中鉴定和定量了涉及糖酵解、戊糖磷酸途径和三羧酸循环的30种常见代谢物，相对标准偏差小于10%。
• carba Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate: Robust Cofactor for Redox Biocatalysis
  作者：Ioannis Zachos、Manuel Döring、Georg Tafertshofer、Robert C. Simon、Volker Sieber

  DOI：10.1002/anie.202017027

  日期：2021.6.21

  Here we report a new robust nicotinamide dinucleotide phosphate cofactor analog (carba-NADP+) and its acceptance by many enzymes in the class of oxidoreductases. Replacing one ribose oxygen with a methylene group of the natural NADP+ was found to enhance stability dramatically. Decomposition experiments at moderate and high temperatures with the cofactors showed a drastic increase in half-life time

  在这里，我们报告了一种新的强大的烟酰胺二核苷酸磷酸辅因子类似物（carba-NADP +）及其被氧化还原酶类中的许多酶所接受。研究发现，用天然 NADP +的亚甲基取代一个核糖氧可显着增强稳定性。使用辅因子在中温和高温下进行的分解实验表明，高温下的半衰期急剧增加，因为它显着不利于吡啶鎓-N-糖苷键的水解。总体而言，成功测试了超过 27 种不同的氧化还原酶，并给出了全面的分析表征和比较。辅因子 carba-NADP +开辟了恶劣条件下氧化还原生物催化领域。
• A Remarkable Oxidative Cascade That Replaces the Riboflavin C8 Methyl with an Amino Group during Roseoflavin Biosynthesis
  作者：Isita Jhulki、Prem K. Chanani、Sameh H. Abdelwahed、Tadhg P. Begley

  DOI：10.1021/jacs.6b02469

  日期：2016.7.13

  Roseoflavin is a naturally occurring riboflavin analogue with antibiotic properties. It is biosynthesized from riboflavin in a reaction involving replacement of the C8 methyl with a dimethylamino group. Herein we report the identification of a flavin-dependent enzyme that converts flavin mononucleotide (FMN) and glutamate to 8-amino-FMN via the intermediacy of 8-formyl-FMN. A mechanistic proposal for

  玫瑰黄素是一种天然存在的核黄素类似物，具有抗生素特性。它是由核黄素在涉及用二甲氨基取代 C8 甲基的反应中生物合成的。在此，我们报告了一种黄素依赖性酶的鉴定，该酶通过 8-甲酰基-FMN 的中介作用将黄素单核苷酸 (FMN) 和谷氨酸转化为 8-氨基-FMN。提出了针对这一显着转变的机械建议。