phosphonoacetaldehyde

• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机酸及其衍生物 - 有机膦酸及其衍生物
• 英文名称: phosphonoacetaldehyde
• 英文别名: Phosphonoacetaldehyde(1-)；hydroxy(2-oxoethyl)phosphinate
• 化学式: C₂H₄O₄P
• 分子量: 123.025
• InChiKey: YEMKIGUKNDOZEG-UHFFFAOYSA-M

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -2.2
• 重原子数：
  7
• 可旋转键数：
  2
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.5
• 拓扑面积：
  77.4
• 氢给体数：
  1
• 氢受体数：
  4

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  水 、 phosphonoacetaldehyde 生成 乙醛 、 氢(+1)阳离子 、 H3PO4
  参考文献：
  名称：

  X射线晶体学和定点诱变分析膦酰基乙醛水解酶催化中席夫碱形成的机理。

  摘要：

  膦酰乙醛水解酶（膦酸酶）催化膦酰乙醛（Pald）的水解PC键裂解，形成正磷酸酯和乙醛。该反应通过在Lys-53和钯羰基之间形成的席夫碱中间体进行。单独与Mg（II）或与Mg（II）加乙烯基磺酸盐（膦酰基乙胺类似物）复合的野生型磷酸酶的X射线晶体结构分别确定为2.8和2.4 A. 这些结构用于确定Lys-53铵基团和Pald羰基周围的活性位点残基的身份和位置。这些包括Cys-22，His-56，Tyr-128和Met-49。然后采用定点诱变来确定这些基团是否参与催化。根据费率贡献，Tyr-128和Cys-22被淘汰为潜在的催化基团。被定位用于与Pald羰基反应的Lys-53ε-氨基与水120形成氢键。水120也在His-56的咪唑氮和Met-49的硫原子的氢键距离之内。突变体的动力学常数表明，His-56（Ala取代后k（cat）/ K（m）降低1000倍）和Met-49（Leu取代后k（cat）/

  DOI：

  10.1074/jbc.m312345200
• 作为产物：
  描述：

  2-氨基乙基膦酸 、 piruvate 生成 L-丙氨酸 、 phosphonoacetaldehyde
  参考文献：
  名称：

  Utilization of 2-aminoethylarsonic acid in Pseudomonas aeruginosa

  摘要：

  本文介绍了 2-氨基乙基胂酸（AEA）和 3-氨基丙基胂酸（APrA）的代谢、转运和生长抑制作用。2- 氨基乙基胂酸（AEA）和 3- 氨基丙基胂酸（APrA）作为唯一氮源支持铜绿假单胞菌的生长。当仅提供 2-氨基乙基膦酸（AEP）而不提供丙氨酸或 NH4Cl 作为其他氮源时，这两种胂酸会抑制该细菌的生长。AEA 与天然化合物 AEP 之间的相似性促使我们研究 AEA 与 AEP 代谢酶在体外和体内的相互作用。研究发现，AEP 的摄取系统（K m 6 μM）受到 AEA 和 APrA 的竞争性抑制（两者的 K i 均为 18 μM）。发现 AEP-氨基转移酶对 AEA 的作用 K m 为 4 mM（AEP 为 3.85 mM）。丙氨酸和 2-胂乙醛同时生成，反应式为等比反应。在体内，AEA 被 AEP-氨基转移酶分解，因为它首先能诱导这种酶，然后成为有效的底物。观察到的较低生长速度可能是由于渗透酶和氨基转移酶的诱导速度较慢，因此通过转氨作用提供的丙氨酸较少。

  DOI：

  10.1099/00221287-138-6-1283

文献信息

• Structure and Function of Phosphonoacetaldehyde Dehydrogenase: The Missing Link in Phosphonoacetate Formation
  作者：Vinayak Agarwal、Spencer C. Peck、Jui-Hui Chen、Svetlana A. Borisova、Jonathan R. Chekan、Wilfred A. van der Donk、Satish K. Nair

  DOI：10.1016/j.chembiol.2013.11.006

  日期：2014.1

  for phosphonate degradation. For example, most common naturally occurring phosphonates can be catabolized to either phosphonoacetaldehyde or phosphonoacetate, which can then be hydrolyzed to generate inorganic phosphate and acetaldehyde or acetate, respectively. The phosphonoacetaldehyde oxidase gene (phnY) links these two hydrolytic processes and provides a previously unknown catabolic mechanism for

  膦酸盐 (C-PO32-) 可用作抗生素、除草剂和洗涤剂。在某些环境中，这些分子代表了磷的主要来源，并且一些微生物已经进化出专门用于膦酸盐降解的酶促机制。例如，最常见的天然存在的膦酸酯可以分解代谢为膦酰乙醛或膦酰乙酸酯，然后可以水解分别生成无机磷酸盐和乙醛或乙酸盐。膦酰乙醛氧化酶基因 (phnY) 将这两个水解过程联系起来，并为微生物代谢组中的膦酰乙酸酯产生提供了一种以前未知的分解代谢机制。在这里，我们展示了 PhnY 的生化表征和 apo 状态的高分辨率晶体结构，以及与底物、辅因子、和产品。活性位点突变体的动力学分析证明了高度保守的醛脱氢酶活性位点如何在自然界中被修饰以产生与膦酸酯底物的活性。
• The Phosphonopyruvate Decarboxylase from Bacteroides fragilis
  作者：Guofeng Zhang、Jiaying Dai、Zhibing Lu、Debra Dunaway-Mariano

  DOI：10.1074/jbc.m305976200

  日期：2003.10

  cofactors. Phosphonopyruvate decarboxylase is a member of the alpha-ketodecarboxylase family that includes sulfopyruvate decarboxylase, acetohydroxy acid synthase/acetolactate synthase, benzoylformate decarboxylase, glyoxylate carboligase, indole pyruvate decarboxylase, pyruvate decarboxylase, the acetyl phosphate-producing pyruvate oxidase, and the acetate-producing pyruvate oxidase. The Mg(II) binding residue

  脆弱拟杆菌荚膜多糖复合物是人类宿主脓肿形成的主要毒力因子。该络合物的多糖B含有2-氨基乙基膦酸酯官能团。该官能团是通过三个步骤合成的，其中之一是由膦酰基丙酮酸脱羧酶催化的。在本文中，我们报告了脆弱的芽孢杆菌磷酸去丙酮酸脱羧酶基因（aepY）的克隆和过表达，磷酸去丙酮酸脱羧酶重组蛋白的纯化以及其催化反应的广泛表征。同源三聚体（41,184-Da亚基）磷酸丙酮酸丙酮酸脱羧酶催化（kcat = 10.2 +/- 0.3 s-1）磷酸磷酸丙酮酸（Km = 3.2 +/- 0.2 microm）脱羧为膦酰基乙醛（Ki = 15 +/- 2 microm）和最佳pH值为7.0-7的二氧化碳。5.硫胺焦磷酸盐（Km = 13 +/- 2微米）和某些二价金属离子（Mg（II）Km = 82 +/- 8微米； Mn（II）Km = 13 +/- 1微米； Ca（II） Km = 78 +/- 6微米）作为辅
• Interaction of Inhibitors with Phosphoenolpyruvate Mutase: Implications for the Reaction Mechanism and the Nature of the Active Site
  作者：H. Martin Seidel、Jeremy R. Knowles

  DOI：10.1021/bi00184a037

  日期：1994.5

  The active site and mechanism of action of the enzyme phosphoenolpyruvate mutase have been probed using substrate and intermediate analogues as inhibitors of the mutase-catalyzed reaction. Smaller anions (e.g. sulfite, nitrate, phosphinate, and bicarbonate) are noncompetitive inhibitors of the mutase, while larger anions in the complementary series (sulfate, phosphonate, phosphate) inhibit competitively

  使用底物和中间体类似物作为突变酶催化反应的抑制剂，可以探测到磷酸烯醇丙酮酸突变酶的活性位点和作用机理。较小的阴离子（例如亚硫酸根，硝酸根，次膦酸根和碳酸氢根）是突变酶的非竞争性抑制剂，而互补系列中的较大阴离子（硫酸根，膦酸根，磷酸根）具有竞争性抑制作用。草酸盐（一种中间体类似物，是一种有效的突变酶抑制剂（Ki = 25 microM））与小的非竞争性抑制剂阴离子结合在一起，可协同抑制突变酶，这表明草酸盐和阴离子的结合存在可产生“双分子转化-状态类似物”。来自四膜虫和链霉菌的磷酸烯醇丙酮酸（PEP）突变酶基因是已知的，这些酶与蓖麻的异柠檬酸裂合酶基因具有明显的氨基酸序列相似性。尽管它们看起来与PEP突变酶的底物在结构上不相关，但几种异柠檬酸类似物还是很好的抑制剂，表明异柠檬酸裂合酶和PEP突变酶在进化上相关。已经开发出了一个与显示的数据相一致的活性位点模型，该模型与涉及磷酸酶中介作用的机制是一致的。
• Stereochemistry of the reaction catalysed by 2-aminoethylphosphonate aminotransferase. A 1H-NMR study
  作者：Anne-Marie LACOSTE、Catherine DUMORA、Laurence BALAS、Friedrich HAMMERSCHMIDT、Joseph VERCAUTEREN

  DOI：10.1111/j.1432-1033.1993.tb18100.x

  日期：1993.8

  (R)‐ and (S)‐2‐amino[2‐D1]ethylphosphonic acids ([2‐D1]AEP) were synthesised to investigate the stereochemistry of the reaction catalysed by 2‐aminoethylphosphonate aminotransferase from Pseudomonas aeruginosa. This enzyme catalyses the transfer of the amino group of AEP to pyruvate to produce 2‐phosphonoacetaldehyde and alanine. The enzymic reaction proceeding through the abstraction of a proton from the Schiff‐base complex formed between the enzyme‐bound pyridoxal 5′‐phosphate, and the substrate, was carried out in an aqueous buffer at pH 8.5; it was followed by high‐field 1H‐NMR measurements (500 MHz, H2O) on an AMX 500 Bruker spectrometer. The spectra, recorded with chiral (R)‐ or (S)‐[2‐D1]AEP, both showed the methylenic signal (3.0 ppm), whereas (S)‐[2‐D1]AEP gave the additional aldehydic signal (CHO, 9.6 ppm). These data clearly show that AEP‐aminotransferase catalyses the abstraction of the pro‐S hydrogen atom at the prochiral C2 carbon of AEP. Furthermore, careful timing of NMR measurements over a 2‐hour period allows us to show the occurrence of an isotopic effect.

  合成（R）-和（S）-2-氨基[2-D1]乙基磷酸（[2-D1]AEP），以研究由绿脓杆菌（Pseudomonas aeruginosa）的2-氨基乙基磷酸转氨酶催化的反应的立体化学。该酶催化AEP的氨基转移至丙酮酸，生成2-膦乙醛和丙氨酸。该酶促反应通过从酶结合的吡哆醛5'-磷酸与底物之间形成的席夫碱复合物中抽象质子实现，反应在pH 8.5的水溶液缓冲液中进行，随后使用 Bruker AMX 500 型光谱仪（500 MHz，H2O）进行高场1H-NMR测量。分别使用手性的（R）-或（S）-[2-D1]AEP记录的谱图均显示亚甲基信号（3.0 ppm），而（S）-[2-D1]AEP额外显示醛基信号（CHO, 9.6 ppm）。这些数据明确表明，AEP转氨酶催化抽象AEP中prochiral C2碳上的pro-S氢原子。此外，通过对2小时内NMR测量的精心计时，我们得以展示同位素效应的发生。
• Purification and Properties of 2-Aminoethylphosphonate: Pyruvate Aminotransferase from Pseudomonas aeruginusa
  作者：Catherine DUMORA、Anne-Marie LACOSTE、Andre CASSAIGNE

  DOI：10.1111/j.1432-1033.1983.tb07436.x

  日期：1983.6

  activity increasing from 30 degrees C to 50 degrees C have been observed. The reaction follows Michaelis-Menten kinetics with Km values of 3.85 mM and 3.5 mM for ciliatine and pyruvate respectively. This enzyme shows a very high specificity since ciliatine and pyruvate are the only amino donor and acceptor respectively. Methyl, ethyl and propylphosphonic acids are better competitors towards ciliatine than

  从铜绿假单胞菌的细胞提取物中纯化2-氨基乙基膦酸酯氨基转移酶至同质，产率为15％。通过凝胶过滤估计该酶的分子量为65000 +/-2000。十二烷基硫酸钠/聚丙烯酰胺凝胶电泳产生的分子量为16500 +/- 1000，表明该蛋白质为四聚体模型。吸收光谱在280nm，335nm和415nm处显示出最大值，这是吡ido醛-磷酸盐依赖性酶的特征：已发现4mol的吡ido醛5'-磷酸盐/ mol的酶。该氨基转移酶催化2-氨基乙基膦酸酯（纤毛蛋白）的氨基向丙酮酸的转移，得到2-膦酰基乙醛和丙氨酸。已经观察到最适pH在8.5-9之间并且活性从30℃增加至50℃。该反应遵循Michaelis-Menten动力学，纤毛和丙酮酸的Km值分别为3.85 mM和3.5 mM。该酶显示出非常高的特异性，因为纤毛蛋白和丙酮酸分别是唯一的氨基供体和受体。甲基，乙基和丙基膦酸比其α-氨基衍生物更能抗纤毛。3-氨基丙基膦