2-C-methyl-D-erythritol 2,4-cyclodiphosphate

• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机氧化合物 - 有机含氧阴离子化合物
• 英文名称: 2-C-methyl-D-erythritol 2,4-cyclodiphosphate
• 英文别名: 2-C-methyl-D-erythritol 2,4-cyclic diphosphate(2-)；(6S,7R)-6-(hydroxymethyl)-6-methyl-2,4-dioxido-2,4-dioxo-1,3,5,2λ5,4λ5-trioxadiphosphocan-7-ol
• 化学式: C₅H₁₀O₉P₂
• 分子量: 276.077
• InChiKey: SFRQRNJMIIUYDI-UHNVWZDZSA-L

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -3
• 重原子数：
  16
• 可旋转键数：
  1
• 环数：
  1.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  1.0
• 拓扑面积：
  148
• 氢给体数：
  2
• 氢受体数：
  9

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  2-C-methyl-D-erythritol 2,4-cyclodiphosphate 在 Tris HCl buffer 、 magnesium chloride 、 alkaline phosphatase 作用下， 反应 16.0h， 生成 2-methyl but-2-ene-1,4-diol
  参考文献：
  名称：

  通过甲基赤藓糖醇磷酸途径进行类异戊二烯生物合成。（ê）-4-羟基-3-甲基丁-2-烯基二磷酸：通过从无细胞系统的化学合成和从甲基赤环二形成大肠埃希氏杆菌

  摘要：

  2- Ç -甲基d赤藓糖醇环二被转换成（Ë从由无细胞系统）-4-羟基-3-甲基丁-2-烯基二磷酸大肠埃希氏杆菌菌株过表达gcpE基因。通过与通过化学合成获得的参考物质进行比较，确定了后者的二磷酸酯，后者可能代表了类异戊二烯生物合成的MEP途径中的最后中间体。

  DOI：

  10.1016/s0040-4039(02)00293-9
• 作为产物：
  描述：

  CDP-ME2P 在 pyruvate kinase 、 2-methylerythritol 2,4-cyclodiphosphate synthase from Mycobacterium tuberculosis 、 cytidine 5'-monophosphate kinase 、 (+/-)-ethyl (2Z)-5-(1-benzofuran-2-yl)-2-(3,5-dibromo-4-hydroxybenzylidene)-7-methyl-3-oxo-2,3-dihydro-5H-[1,3]thiazolo[3,2-a]pyrimidine-6-carboxylate 、 NADH 、 phosphoenol pyruvate 、 adenosine 5'-triphosphate disodium salt 、 magnesium chloride 、 L-lactate dehydrogenase 作用下， 生成 2-C-methyl-D-erythritol 2,4-cyclodiphosphate
  参考文献：
  名称：

  结核分枝杆菌和恶性疟原虫的2-甲基赤藓糖醇2,4-环二磷酸合酶（IspF）的噻唑并嘧啶抑制剂

  摘要：

  使用光度测定法筛选了一个来自40 000个化合物的文库，以筛选拟南芥中的2-甲基赤藓糖醇2,4-环二磷酸合酶（IspF）蛋白的抑制剂。高通量筛选产生的噻唑并嘧啶衍生物可抑制结核分枝杆菌，恶性疟原虫和拟南芥的IspF蛋白，其IC 50值在微摩尔范围内。合成努力提供了抑制结核分枝杆菌和恶性疟原虫IspF蛋白的衍生物，其IC 50值在低微摩尔范围内。几种化合物在恶性疟原虫中充当弱抑制剂红细胞分析。

  DOI：

  10.1002/cmdc.201000083

文献信息

• A Facile Cell Free Synthesis of Isotopically Labeled (E)-4-Hydroxy-3-methylbut-2-enyl Diphosphate, a Precursor of the Plant Hormone Zeatin
  作者：Maja Raschke、Monika Fellermeier、Meinhart H. Zenk

  DOI：10.1002/hlca.200590116

  日期：2005.6

  (E)-4-Hydroxy-3-methylbut-2-enyl diphosphate (1) is a key intermediate of the deoxyxylulose phosphate pathway of isoprenoid biosynthesis and a precursor of the plant hormone zeatin. The availability of this intermediate with various labeling patterns is pivotal for its use in biosynthetic studies. The number of positions, however, that can be easily labeled by chemical synthesis is limited, and the

  （E）-4-羟基-3-甲基丁-2-烯基二磷酸（1）是类异戊二烯生物合成的脱氧木酮糖磷酸途径的关键中间体，是植物激素玉米素的前体。具有各种标记模式的这种中间体的可用性对于其在生物合成研究中的应用至关重要。然而，可以通过化学合成容易地标记的位置数目受到限制，并且通过重组酶进行的合成是费力且费时的。我们证明了辣椒融化后酶活性受到损害的辣椒的色细胞积累了1。该观察结果为开发无细胞系统奠定了基础，该系统可合成带有各种位置标记的中间体。以2 C-甲基-D-赤藓糖醇2，4-环二磷酸酯（5）为底物，产率为50％。
• Synthesis of 4-Diphosphocytidyl-2-C-Methyl-D-Erythritol 2-Phosphate and Kinetic Studies of Mycobacterium tuberculosis IspF
  作者：Prabagaran Narayanasamy、Hyungjin Eoh、Patrick J. Brennan、Dean C. Crick

  DOI：10.1016/j.chembiol.2010.01.013

  日期：2010.2

  Many pathogenic bacteria utilize the 2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate (MEP) pathway for the biosynthesis of isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate, two major building blocks of isoprenoid compounds. The fifth enzyme in the MEP pathway, 2-C-methyl-D-erythritol 2,4-cyclodiphosphate (ME-CPP) synthase (IspF), catalyzes the conversion of 4-diphosphocytidyl-2-C-methyl-D-erythritol 2-phosphate

  许多病原菌利用 2-C-甲基-D-赤藓糖醇 4-磷酸 (MEP) 途径生物合成异戊二烯基二磷酸和二甲基烯丙基二磷酸，这是类异戊二烯化合物的两个主要组成部分。MEP 途径中的第五种酶，2-C-甲基-D-赤藓糖醇 2,4-环二磷酸 (ME-CPP) 合酶 (IspF)，催化 4-二磷酸胞苷-2-C-甲基-D-赤藓糖醇 2 的转化-磷酸盐 (CDP-ME2P) 转化为 ME-CPP，相应地释放胞苷 5-单磷酸盐 (CMP)。由于人类细胞中没有 IspF 的直系同源物，因此 IspF 作为潜在的药物靶点很受关注。然而，由于缺乏对映体纯 CDP-ME2P，IspF 的研究受到阻碍。在此，我们首次报道了从市售 D-阿拉伯糖合成对映异构纯 CDP-ME2P。克隆、表达和纯化 M. 结核分枝杆菌能够利用合成的 CDP-ME2P 作为底物，这一结果由质谱法证实。通过将 ME-CPP 生产过程中释放的 CMP
• Biosynthesis of terpenoids: YgbB protein converts 4-diphosphocytidyl-2C-methyl- <scp>d</scp> -erythritol 2-phosphate to 2C-methyl- <scp>d</scp> -erythritol 2,4-cyclodiphosphate
  作者：Stefan Herz、Juraithip Wungsintaweekul、Christoph A. Schuhr、Stefan Hecht、Holger Lüttgen、Sylvia Sagner、Monika Fellermeier、Wolfgang Eisenreich、Meinhart H. Zenk、Adelbert Bacher、Felix Rohdich

  DOI：10.1073/pnas.040554697

  日期：2000.3.14

  In many microorganisms, the putative orthologs of the Escherichia coli ygbB gene are tightly linked or fused to putative orthologs of ygbP , which has been shown earlier to be involved in terpenoid biosynthesis. The ygbB gene of E. coli was expressed in a recombinant E. coli strain and was shown to direct the synthesis of a soluble, 17-kDa polypeptide. The recombinant protein was found to convert 4-diphosphocytidyl-2C-methyl- d -erythritol 2-phosphate into 2C-methyl- d -erythritol 2,4-cyclodiphosphate and CMP. The structure of the reaction product was established by NMR spectroscopy using ¹³ C-labeled substrate samples. The enzyme-catalyzed reaction requires Mn ²⁺ or Mg ²⁺ but no other cofactors. Radioactivity from [2- ¹⁴ C]2C-methyl- d -erythritol 2,4-cyclodiphosphate was diverted efficiently to carotenoids by isolated chromoplasts from Capsicum annuum and, thus, was established as an intermediate in the deoxyxylulose phosphate pathway of isoprenoid biosynthesis. YgbB protein also was found to convert 4-diphosphocytidyl-2C-methyl- d -erythritol into 2C-methyl- d -erythritol 3,4-cyclophosphate. This compound does not serve as substrate for the formation of carotenoids by isolated chromoplasts and is assumed to be an in vitro product without metabolic relevance.

  在许多微生物中，Escherichia coli的ygbB基因的推定同源物通常与ygbP的推定同源物紧密链接或融合在一起，而ygbP早已被证明参与萜类化合物的生物合成。大肠杆菌的ygbB基因在重组的大肠杆菌菌株中表达，并被证明可以指导合成一种可溶性的17 kDa多肽。发现重组蛋白质可以将4-二磷酸胞苷基-2C-甲基-d-赤藓糖醇2-磷酸转化为2C-甲基-d-赤藓糖醇2,4-环二磷酸和CMP。使用13C标记的底物样品，通过NMR光谱法确定了反应产物的结构。酶催化的反应需要Mn2+或Mg2+，但不需要其他辅因子。[2-14C]2C-甲基-d-赤藓糖醇2,4-环二磷酸的放射性能有效地被辣椒素细胞色素体转化为类胡萝卜素，并因此被确定为异戊烯类化合物生物合成的去氧木糖磷酸途径的中间体。发现YgbB蛋白还可以将4-二磷酸胞苷基-2C-甲基-d-赤藓糖醇转化为2C-甲基-d-赤藓糖醇3,4-环磷酸。这种化合物不能作为细胞色素体形成类胡萝卜素的底物，被认为是一种无代谢相关的体外产物。
• 2<i>C</i>-Methyl-<scp>d</scp>-erythritol 4-Phosphate Enhances and Sustains Cyclodiphosphate Synthase IspF Activity
  作者：J. Kipchirchir Bitok、Caren Freel Meyers

  DOI：10.1021/cb300243w

  日期：2012.10.19

  significant progress toward understanding catalysis throughout the essential MEP pathway to isoprenoids in human pathogens; however, little is known about pathway regulation. The present study begins by testing the hypothesis that isoprenoid biosynthesis is regulated via feedback inhibition of the fifth enzyme cyclodiphosphate synthase IspF by downstream isoprenoid diphosphates. Here, we demonstrate recombinant

  在理解人类病原体中类异戊二烯的基本 MEP 途径中的催化作用方面取得了重大进展；然而，对通路调节知之甚少。本研究开始通过测试该异戊二烯生物合成调节的假设经由第五酶环二合酶ISPF的反馈抑制由下游类异戊二烯基二磷酸。在这里，我们证明了重组大肠杆菌IspF 在标准测定条件下不受下游代谢物异戊烯基二磷酸 (IDP)、二甲基烯丙基二磷酸 (DMADP)、香叶基二磷酸 (GDP) 和法呢基二磷酸 (FDP) 的抑制。然而，2 Ç甲基d-赤藓糖醇 4-磷酸 (MEP)，还原异构酶 IspC 的产物和第一个定型 MEP 途径中间体，激活并维持这种增强的 IspF 活性，并且 IspF-MEP 复合物被 FDP 抑制。我们进一步表明，该途径独有的甲基赤藓糖醇支架本身驱动活性 IspF 的激活和稳定。我们的结果显示为2的新的前馈调节机制Ç甲基d -赤2,4-环（MECDP）的生产和支持异戊二烯生物合成的调节
• The deoxyxylulose phosphate pathway of isoprenoid biosynthesis: Studies on the mechanisms of the reactions catalyzed by IspG and IspH protein
  作者：Felix Rohdich、Ferdinand Zepeck、Petra Adam、Stefan Hecht、Johannes Kaiser、Ralf Laupitz、Tobias Gräwert、Sabine Amslinger、Wolfgang Eisenreich、Adelbert Bacher、Duilio Arigoni

  DOI：10.1073/pnas.0337742100

  日期：2003.2.18

  purified IspH protein to catalyze the conversion of 1-hydroxy-2-methyl-2-(E)-butenyl 4-diphosphate into a 6:1 mixture of isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate at a rate of 0.4 micromol x min(-1) x mg(-1). IspH protein could also be activated by a mixture of flavodoxin, flavodoxin reductase, and NADPH at a rate of 3 nmol x min(-1) x mg(-1). The striking similarities of IspG and IspH protein

  早期的体内研究表明，IspG 和 IspH 蛋白的连续作用对于 2C-甲基-d-赤藓糖醇 2,4-环二磷酸通过 1-羟基-2-甲基-还原转化为二甲基烯丙基二磷酸和异戊烯基二磷酸至关重要。 2-(E)-丁烯基4-二磷酸酯。从重组大肠杆菌菌株中纯化包含麦芽糖结合蛋白和IspG蛋白结构域的重组融合蛋白。纯化的蛋白未能将2C-甲基-d-赤藓糖醇2,4-环二磷酸转化为1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基4-二磷酸，但通过添加粗细胞可以恢复催化活性ispG 缺陷型大肠杆菌突变体的提取物。这表明需要辅助蛋白质，可能作为氧化还原等价物的穿梭机。通过光还原 10-甲基-5-脱氮杂-异恶嗪激活，重组蛋白催化 2C-甲基-d-赤藓糖醇 2,4 形成 1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基 4-二磷酸-环二磷酸盐的浓度为 1 nmol x min(-1) x mg(-1)。类似地，通过光还原 10-甲基-5-脱氮杂-异咯嗪的活化，纯化的