(S)-(+)-allantoin | 3844-67-5

• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机杂环化合物 - 唑烷类
• 英文名称: (S)-(+)-allantoin
• 英文别名: (S)-(-)-allantoin；(+)-allantoin；(S)-allantoin；allantoin；(S)-(-)-5-ureidohydantoin；(S)-Allantoin；[(4S)-2,5-dioxoimidazolidin-4-yl]urea
• CAS: 3844-67-5
• 化学式: C₄H₆N₄O₃
• 分子量: 158.117
• InChiKey: POJWUDADGALRAB-SFOWXEAESA-N

物化性质

• 密度：
  1.65±0.1 g/cm3(Predicted)

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -2.2
• 重原子数：
  11
• 可旋转键数：
  1
• 环数：
  1.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.25
• 拓扑面积：
  113
• 氢给体数：
  4
• 氢受体数：
  3

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  (S)-(+)-allantoin 以 phosphate buffer 为溶剂， 生成 尿囊素
  参考文献：
  名称：

  尿囊素消旋的动力学和机制

  摘要：

  摘要 研究了尿囊素消旋的动力学和机理；外消旋化通过两个独立的途径进行，可以单独监测。一种途径涉及在 C5 处与溶剂进行质子交换。另一个途径是通过 N8 对 C4 的分子内攻击形成对称的双环中间体，该中间体可以分解形成尿囊素的任一对映体。分子内途径从尿囊素阴离子比从中性尿囊素进行得更快。该结果通过基于实验NMR数据和计算结果的构象分析来解释，这表明阴离子尿囊素的脲基臂采用顺式构象，允许分子内攻击。中性尿囊素采用反式构象。质子交换途径是缓冲液催化的，并且在碱性 pH 下也进行得更快，尽管有人建议该反应发生在中性尿囊素中。相对较慢的消旋速度，特别是在生理 pH 值下，表明尿囊素的非酶促消旋作用不是体内生成 (S)-尿囊素的可行机制。

  DOI：

  10.1006/bioo.2000.1162
• 作为产物：
  描述：

  urate 在 urate oxidase from Candida utilis 、 水 、 氧气 、 recombinant HIU hydrolase from zebrafish 、 recombinant OHCU decarboxylase from zebrafish 作用下， 生成 (S)-(+)-allantoin
  参考文献：
  名称：

  来自计算和实验的圆二色性光谱的绝对立体化学和尿酸盐降解中间体的优选构型†

  摘要：

  尿酸盐的酶氧化导致立体化学未知的旋光中间体的顺序形成：（-）-5-羟基异羟乙酸（HIU）和 （-）-2-氧代-4-羟基-4-羧基-5-脲基咪唑啉（OHCU）。根据观察到的HIU水解酶缺陷会引起小鼠肝癌，有人提出了将HIU和OHCU加速转化为光学活性（+）-丙氨酸的酶具有解毒作用。尿酸盐氧化的酶产物通常不存在于人类中，但是在用尿酸盐氧化酶治疗的患者中形成。我们使用了时变密度泛函理论（TDDFT）来计算尿酸盐降解的手性化合物（HIU，OHCU，尿囊素），然后将结果与实验测量的ECD光谱进行比较。计算的（S）-HIU和（S）-OHCU的ECD光谱很好地再现了通过尿酸盐的酶促降解获得的实验光谱。得出的结论性较差尿囊素，尽管在透明区域中计算出的旋光度支持（+）- S配置的原始分配。这些绝对构型分配可以促进对尿酸盐代谢中涉及的酶的研究，并帮助我们了解导致尿酸盐氧化产物毒性的机理。

  DOI：

  10.1039/c1ob05433c

文献信息

• Allantoin racemase: A new enzyme from Pseudomonas species
  作者：Lida Van Der Drift、G.D. Vogels、C. Van Der Drift

  DOI：10.1016/0005-2744(75)90170-9

  日期：1975.5

  1. Allantoin racemase is a novel enzyme which catalyzes the conversion of S(+)-and R(minus)-allantoin into the racemate. 2. The enzyme is present in Pseudomonas testosteroni, Pseudomonas putida and five biotypes of Pseudomonas fluorescens, but absent in a number of other Pseudomonas species. 3. The enzyme of Ps. testosteroni was purified 133-fold and exposes optimal activity at pH 8.0-8.2 and 50 degrees

  1.尿囊素消旋酶是一种新型酶，可催化S（+）-和R（减）-丙氨酸向外消旋体的转化。2.该酶存在于睾丸假单胞菌，恶臭假单胞菌和荧光假单胞菌的五种生物型中，但在许多其他假单胞菌种中却不存在。3. Ps的酶。睾丸素被纯化133倍，在pH 8.0-8.2和50摄氏度下具有最佳活性。该酶在70摄氏度下加热15分钟稳定。4.该酶似乎对尿囊素的光学异构体具有特异性，没有辅助因子参与反应。5.重申了变形杆菌变形杆菌尿囊酶的光学特异性。
• Functional Expression and Characterization of the Two Cyclic Amidohydrolase Enzymes, Allantoinase and a Novel Phenylhydantoinase, from <i>Escherichia coli</i>
  作者：Geun Joong Kim、Dong Eun Lee、Hak-Sung Kim

  DOI：10.1128/jb.182.24.7021-7028.2000

  日期：2000.12.15

  A superfamily of cyclic amidohydrolases, including dihydropyrimidinase, allantoinase, hydantoinase, and dihydroorotase, all of which are involved in the metabolism of purine and pyrimidine rings, was recently proposed based on the rigidly conserved structural domains in identical positions of the related enzymes. With these conserved domains, two putative cyclic amidohydrolase genes from Escherichia coli , flanked by related genes, were identified and characterized. From the genome sequence of E. coli , the allB gene and a putative open reading frame, tentatively designated as a hyuA (for hydantoin-utilizing enzyme) gene, were predicted to express hydrolases. In contrast to allB , high-level expression of hyuA in E. coli of a single protein was unsuccessful even under various induction conditions. We expressed HyuA as a maltose binding protein fusion protein and AllB in its native form and then purified each of them by conventional procedures. allB was found to encode a tetrameric allantoinase (453 amino acids) which specifically hydrolyzes the purine metabolite allantoin to allantoic acid. Another open reading frame, hyuA , located near 64.4 min on the physical map and known as a UUG start, coded for d -stereospecific phenylhydantoinase (465 amino acids) which is a homotetramer. As a novel enzyme belonging to a cyclic amidohydrolase superfamily, E. coli phenylhydantoinase exhibited a distinct activity toward the hydantoin derivative with an aromatic side chain at the 5′ position but did not readily hydrolyze the simple cyclic ureides. The deduced amino acid sequence of the novel phenylhydantoinase shared a significant homology (>45%) with those of allantoinase and dihydropyrimidinase, but its functional role still remains to be elucidated. Despite the unclear physiological function of HyuA, its presence, along with the allantoin-utilizing AllB, strongly suggested that the cyclic ureides might be utilized as nutrient sources in E. coli .

  摘要 根据相关酶相同位置上的刚性保守结构域，最近提出了一个环酰胺水解酶超家族，包括二氢嘧啶酶、尿囊素酶、海因酶和二氢烟酸酶，它们都参与嘌呤和嘧啶环的代谢。有了这些保守结构域，两个来自 大肠杆菌 从大肠杆菌的基因组序列中发现了两个推定的环酰胺水解酶基因，其两侧有相关的基因。从大肠杆菌的基因组序列中 大肠杆菌 的 allB 基因和一个推测的开放阅读框（暂定为 hyuA (代表海因利用酶）基因被预测为表达水解酶。与 allB 相比，高水平表达 hyuA 在 大肠杆菌中 即使在不同的诱导条件下，也无法成功表达单一蛋白。我们将 HyuA 表达为麦芽糖结合蛋白融合蛋白，将 AllB 表达为其原生形式，然后通过常规程序纯化了它们。 AllB 编码一个四聚体尿囊素酶（453 个氨基酸），它能将嘌呤代谢物尿囊素水解为尿囊酸。另一个开放阅读框 hyuA 在物理图谱上位于 64.4 分钟附近，被称为 UUG 起点，其编码为 d -甾体特异性苯海因酶（465 个氨基酸）的编码，该酶是一个同源四聚体。这是一种属于环酰胺水解酶超家族的新型酶、 大肠杆菌 苯海因酶对 5′位芳香侧链的海因衍生物具有独特的活性，但不容易水解简单的环状脲苷。推导出的新型苯基海因酶的氨基酸序列与尿囊素酶和二氢嘧啶酶的氨基酸序列具有显著的同源性（45%），但其功能作用仍有待阐明。尽管 HyuA 的生理功能尚不明确，但它与利用尿囊素的 AllB 的存在强烈表明，环状脲苷可能被大肠杆菌利用为营养源。 大肠杆菌 .
• Completing the uric acid degradation pathway through phylogenetic comparison of whole genomes
  作者：Ileana Ramazzina、Claudia Folli、Andrea Secchi、Rodolfo Berni、Riccardo Percudani

  DOI：10.1038/nchembio768

  日期：2006.3

  Mammals that degrade uric acid are not affected by gout or urate kidney stones. It is not fully understood how they convert uric acid into the much more soluble allantoin. Until recently, it had long been thought that urate oxidase was the only enzyme responsible for this conversion1,2. However, detailed studies of the mechanism and regiochemistry of urate oxidation3,4,5 have called this assumption into question, suggesting the existence of other distinct enzymatic activities. Through phylogenetic genome comparison, we identify here two genes that share with urate oxidase a common history of loss or gain events. We show that the two proteins encoded by mouse genes catalyze two consecutive steps following urate oxidation to 5-hydroxyisourate (HIU): hydrolysis of HIU to give 2-oxo-4-hydroxy-4-carboxy-5-ureidoimidazoline (OHCU) and decarboxylation of OHCU to give S-(+)-allantoin. Urate oxidation produces racemic allantoin on a time scale of hours, whereas the full enzymatic complement produces dextrorotatory allantoin on a time scale of seconds. The use of these enzymes in association with urate oxidase could improve the therapy of hyperuricemia.

  降解尿酸的哺乳动物不会受到痛风或尿酸盐肾结石的影响。目前还不完全清楚它们是如何将尿酸转化为溶解度更高的尿囊素的。直到最近，人们一直认为尿酸氧化酶是负责这种转化的唯一酶1,2。然而，对尿酸氧化机理和区域化学的详细研究3,4,5 对这一假设提出了质疑，表明还存在其他不同的酶活性。通过系统发育基因组比较，我们在此发现了两个与尿酸氧化酶具有共同的丢失或增益历史的基因。我们发现，由小鼠基因编码的两种蛋白质可催化尿酸氧化成 5-羟基异尿酸（HIU）后的两个连续步骤：水解 HIU 生成 2-氧代-4-羟基-4-羧基-5-脲基咪唑啉（OHCU），以及脱羧 OHCU 生成 S-(+)-尿囊素。尿酸盐氧化产生外消旋尿囊素的时间为数小时，而全酶补体产生右旋尿囊素的时间为数秒钟。将这些酶与尿酸氧化酶结合使用，可以改善高尿酸血症的治疗。
• Structural and Mechanistic Studies on Klebsiella pneumoniae 2-Oxo-4-hydroxy-4-carboxy-5-ureidoimidazoline Decarboxylase
  作者：Jarrod B. French、Steven E. Ealick

  DOI：10.1074/jbc.m110.156034

  日期：2010.11

  report the first OHCU decarboxylase inhibitor, allopurinol, a structural isomer of hypoxanthine. This molecule is a competitive inhibitor of K. pneumoniae OHCU decarboxylase with a K(i) of 30 +/- 2 muM. Circular dichroism measurements confirm structural observations that this inhibitor disrupts the necessary organization of the active site. Our structural and biochemical studies also provide further

  最近显示尿酸立体特异性氧化降解为 (S)-尿囊素是通过三个酶促步骤进行的。最终转化是不稳定中间体 2-oxo-4-hydroxy-4-carboxy-5-ureidoimidazoline (OHCU) 的脱羧，并由 OHCU 脱羧酶催化。在这里，我们展示了未配体形式和结合尿囊素的肺炎克雷伯菌 OHCU 脱羧酶的结构。这些结构提供了配体结合组织催化的活性位点残基的证据。底物和中间体的建模为这一假设提供了额外的支持。此外，我们表征了这种酶的稳态动力学，并报告了第一个 OHCU 脱羧酶抑制剂别嘌呤醇，一种次黄嘌呤的结构异构体。该分子是 K 的竞争性抑制剂。肺炎链球菌 OHCU 脱羧酶，K(i) 为 30 +/- 2 μM。圆二色性测量证实了结构观察结果，即该抑制剂破坏了活性位点的必要组织。我们的结构和生化研究还提供了对 OHCU 脱羧催化机制的进一步见解。
• Thomas; de Graeve, Comptes Rendus Hebdomadaires des Seances de l'Academie des Sciences, 1934, vol. 198, p. 2205
  作者：Thomas、de Graeve

  DOI：——

  日期：——