3-(Carbamoylamino)propanoate

• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机酸及其衍生物 - 有机碳酸及其衍生物
• 英文名称: 3-(Carbamoylamino)propanoate
• 化学式: C4H7N2O3-
• 分子量: 131.11
• InChiKey: JSJWCHRYRHKBBW-UHFFFAOYSA-M

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -0.9
• 重原子数：
  9
• 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：
  95.2
• 氢给体数：
  2
• 氢受体数：
  3

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  3-(Carbamoylamino)propanoate 、 氢(+1)阳离子 、 水 生成 β-丙氨酸 、 二氧化碳 、 铵
  参考文献：
  名称：

  植物β-脲基丙酸酶的表征和大肠杆菌中的功能过表达。

  摘要：

  嘧啶碱基在生长的植物组织中迅速分解代谢。分解代谢途径的最终酶，β-脲基丙酸酶 (β-UP；EC 3.5.1.6)，从黄化玉米 (Zea mays) 幼苗的枝条中部分纯化。该酶的 K(m) 为 11 microM 的β-脲基丙酸酯（尿嘧啶衍生的底物）。只有一种外消旋β-脲基异丁酸酯（源自胸腺嘧啶）的对映异构体被处理为6 microM 的K(m)。通过对 1,10-菲咯啉的透析使该酶失活，并且通过添加 Zn(2+) 可以部分恢复该酶的活性。玉米β-UP 对碘乙酰胺的灭活非常敏感。这可以通过添加底物来防止，这表明存在活性位点 Cys。该酶被短链脂肪酸和丙酸芳基酯强烈抑制，其中最有效的抑制剂是 2-(2, 6-dinitrophenoxy)-propionate (I(50) = 0.5 microM)。拟南芥β-UP基因编码405个氨基酸的多肽，与其他真核生物的酶具有约55%的同源性。几个高度保守的残基将植物

  DOI：

  10.1104/pp.125.2.1001
• 作为产物：
  描述：

  二氢尿嘧啶 、 水 生成 3-(Carbamoylamino)propanoate 、 氢(+1)阳离子
  参考文献：
  名称：

  PYD2编码5，6-二氢嘧啶酰胺水解酶，该酶参与了新的真菌分解代谢途径。

  摘要：

  大多数真菌不能使用嘧啶或其降解产物作为唯一的氮源。以前，我们筛选了几种酵母催化嘧啶分解代谢的能力。其中之一，克鲁维酵母（Saccharomyces kluyveri）能够降解大多数嘧啶。在这里，已经修改了一系列分子技术来克隆嘧啶分解代谢基因，研究它们的表达并从该酵母中纯化相应的酶。缺乏5，6-二氢嘧啶酰胺水解酶（DHPase）活性的pyd2-1突变体用野生型克鲁维酵母基因组文库转化。互补质粒包含PYD2基因的完整序列，该序列与哺乳动物DHPase和细菌乙内酰脲酶具有高度的同源性。PYD2的组织显示了几个特定功能。542个密码子的开放阅读框被一个63 bp的内含子打断，该内含子不包含啤酒酵母分支点序列，并且转录本包含一个带有5个或6个AUG密码子的长5'非翻译前导序列。衍生的氨基酸序列显示出与来自各种生物的二氢乳清酶，尿囊素酶和尿酸酶的相似性。出人意料的是，来自酿酒酵母的URA4基因编码双氢

  DOI：

  10.1006/jmbi.1999.3393

文献信息

• Dihydropyrimidine amidohydrolases and dihydroorotases share the same origin and several enzymatic properties
  作者：Z. Gojkovic

  DOI：10.1093/nar/gkg258

  日期：2003.3.15

  Slime mold, plant and insect dihydropyrimidine amidohydrolases (DHPases, EC 3.5.2.2), which catalyze the second step of pyrimidine and several anti‐cancer drug degradations, were cloned and shown to functionally replace a defective DHPase enzyme in the yeast Saccharomyces kluyveri . The yeast and slime mold DHPases were over‐expressed, shown to contain two zinc ions, characterized for their properties and compared to those of the calf liver enzyme. In general, the kinetic parameters varied widely among the enzymes, the mammalian DHPase having the highest catalytic efficiency. The ring opening was catalyzed most efficiently at pH 8.0 and competitively inhibited by the reaction product, N ‐carbamyl‐β‐alanine. At lower pH values DHPases catalyzed the reverse reaction, the closing of the ring. Apparently, eukaryote DHPases are enzymatically as well as phylogenetically related to the de novo biosynthetic dihydroorotase (DHOase) enzymes. Modeling studies showed that the position of the catalytically critical amino acid residues of bacterial DHOases and eukaryote DHPases overlap. Therefore, only a few modifications might have been necessary during evolution to convert the unspecialized enzyme into anabolic and catabolic ones.

  粘菌、植物和昆虫二氢嘧啶酰胺水解酶（DHPases，EC 3.5.2.2）可催化嘧啶的第二个步骤以及多种抗癌药物的降解，研究人员对这种酶进行了克隆，并证明其能够替代克鲁维酵母（Saccharomyces kluyveri）中缺陷的DHPase酶。研究人员对酵母和粘菌的DHPases进行了过量表达，发现它们含有两个锌离子，并对其性质进行了描述，并与小牛肝酶进行了比较。一般来说，不同酶的动力学参数差异很大，哺乳动物的DHPase具有最高的催化效率。在pH值为8.0时，环开环反应的催化效率最高，而反应产物N-氨基甲酰-β-丙氨酸会竞争性抑制该反应。在较低的pH值下，DHPases会催化相反的反应，即环的闭合。显然，真核生物的DHPases在酶学和系统发育上与从头生物合成二氢乳清酸酶（DHOase）酶有关。建模研究表明，细菌DHOases和真核生物DHPases中催化关键氨基酸残基的位置重叠。因此，在进化过程中，可能只需要进行一些修改，即可将非特异性酶转化为合成代谢酶和分解代谢酶。
• A functional analysis of the pyrimidine catabolic pathway in Arabidopsis
  作者：Rita Zrenner、Heike Riegler、Cathleen R. Marquard、Peter R. Lange、Claudia Geserick、Caren E. Bartosz、Celine T. Chen、Robert D. Slocum

  DOI：10.1111/j.1469-8137.2009.02843.x

  日期：2009.7

  which uracil is degraded to beta-alanine, CO(2) and NH(3) through sequential activities of dihydropyrimidine dehydrogenase (EC 1.3.1.2, PYD1), dihydropyrimidinase (EC 3.5.2.2, PYD2) and beta-ureidopropionase (EC 3.5.1.6, PYD3). * A proposed function of this pathway, in addition to the maintenance of pyrimidine homeostasis, is the recycling of pyrimidine nitrogen to general nitrogen metabolism. PYD expression

  * 嘧啶核苷酸的还原分解代谢通过三步途径发生，其中尿嘧啶通过二氢嘧啶脱氢酶（EC 1.3.1.2，PYD1）、二氢嘧啶酶（EC 3.5.2.2, PYD2) 和 β-脲基丙酸酶 (EC 3.5.1.6, PYD3)。* 该途径的一个拟议功能，除了维持嘧啶稳态外，是将嘧啶氮循环到一般氮代谢。[2-(14)C]-尿嘧啶的 PYD 表达和分解代谢显着升高以响应植物中的氮限制，植物可以利用尿嘧啶作为氮源。* PYD1、PYD2 和 PYD3 敲除突变体用于在拟南芥中对该途径进行功能分析。pyd 突变体在最佳生长条件下没有表现出明显的表型。pyd2 和 pyd3 突变体无法分解代谢 [2-(14)C]-尿嘧啶或以尿嘧啶作为唯一氮源生长。相比之下，pyd1 突变体中尿嘧啶的分解代谢仅减少了 40%，并且 pyd1 幼苗的生长几乎与具有尿嘧啶氮源的野生型幼苗一样好。这些结果证实了 PYD1 的功能，并表
• Bovine liver dihydropyrimidine amidohydrolase: Purification, properties, and characterization as a zinc metalloenzyme
  作者：Kathleen P. Brooks、Evan A. Jones、Byung-Dong Kim、Eugene G. Sander

  DOI：10.1016/0003-9861(83)90316-8

  日期：1983.10

  Beef liver dihydropyrimidine amidohydrolase has been purified to homogeneity using both an electrophoretic and a hydrophobic chromatographic method. The enzyme is a tetramer with a molecular weight of 226,000 g mol-1, a subunit molecular weight of 56,500 g mol-1, and contains 4 mol of tightly bound (Ks greater than or equal to 1.33 X 10(9) M-1) Zn2+ per mole of active enzyme. The enzyme appears to

  牛肉肝二氢嘧啶酰胺水解酶已通过电泳和疏水色谱法纯化至均质。该酶是一种四聚体，分子量为226,000 g mol-1，亚单位分子量为56,500 g mol-1，并包含4 mol紧密结合（Ks大于或等于1.33 X 10（9）M-1 ）每摩尔活性酶Zn2 +。该酶似乎是真正的Zn2 +金属酶，因为纯化过程中Zn2 +与活性酶的富集之间存在直接比例关系，在8-羟基喹啉-5-磺酸处理过程中，酶活性与Zn2 +的损失之间几乎存在定量关系。形成脱辅酶，Zn2 +和Co2 +会重新激活抑制二吡啶甲酸的酶，并饱和底物二氢胸腺嘧啶的浓度，保护免受8-羟基喹啉-5-磺酸的抑制。EDTA不抑制该酶；然而，8-羟基喹啉-5-磺酸，邻菲咯啉和2,6-二吡啶甲酸引起时间依赖性的活性损失，其遵循拟一级动力学。对这三种螯合剂的动力学数据的分析表明，反应途径涉及酶-Zn2 +-螯合剂三元复合物的形成，然后解离形成脱辅基酶和Zn2
• Eukaryotic β-Alanine Synthases Are Functionally Related but Have a High Degree of Structural Diversity
  作者：Zoran Gojković、Michael P B Sandrini、Jure Piškur

  DOI：10.1093/genetics/158.3.999

  日期：2001.7.1

  mammalian beta-alanine synthases. In contrast, the S. kluyveri protein is quite different from these and more similar to bacterial N-carbamyl amidohydrolases. All three beta-alanine synthases are to some degree related to various aspartate transcarbamylases, which catalyze the second step of the de novo pyrimidine biosynthetic pathway. PYD3 expression in yeast seems to be inducible by dihydrouracil and N

  β-丙氨酸合酶 (EC 3.5.1.6) 催化嘧啶分解代谢的最后一步，仅在哺乳动物中得到表征。无法在 N-氨基甲酰-β-丙氨酸作为唯一氮源上生长并且表现出减弱的 β-丙氨酸合酶活性的克鲁维酵母 pyd3 突变体被用于克隆来自不同真核生物的类似基因。来自酵母 S. kluyveri、粘菌盘基网柄菌和果蝇 Drosophila melanogaster 的推定 PYD3 序列补充了 pyd3 缺陷。当 S. kluyveri PYD3 基因在没有嘧啶分解代谢途径的酿酒酵母中表达时，它能够在作为唯一氮源的 N-氨基甲酰-β-丙氨酸上生长。D. discoideum 和 D. melanogaster PYD3 基因产物类似于哺乳动物 β-丙氨酸合酶。相比之下，S。kluyveri 蛋白与这些有很大不同，更类似于细菌 N-氨基甲酰酰胺水解酶。所有三种 β-丙氨酸合酶在某种程度上都与各种天冬氨酸转氨
• β-Ureidopropionase deficiency: an inborn error of pyrimidine degradation associated with neurological abnormalities
  作者：André B.P. van Kuilenburg、Rutger Meinsma、Eva Beke、Birgit Assmann、Antonia Ribes、Isabel Lorente、Rebekka Busch、Ertan Mayatepek、Nico G.G.M. Abeling、Arno van Cruchten、Alida E.M. Stroomer、Henk van Lenthe、Lida Zoetekouw、Willem Kulik、Georg F. Hoffmann、Thomas Voit、Ron A. Wevers、Frank Rutsch、Albert H. van Gennip

  DOI：10.1093/hmg/ddh303

  日期：2004.11.15

  β-Ureidopropionase deficiency is an inborn error of the pyrimidine degradation pathway, affecting the cleavage of N-carbamyl-β-alanine and N-carbamyl-β-aminoisobutyric acid. In this study, we report the elucidation of the genetic basis underlying a β-ureidopropionase deficiency in four patients presenting with neurological abnormalities and strongly elevated levels of N-carbamyl-β-alanine and N-carbamyl-β-aminoisobutyric acid in plasma, cerebrospinal fluid and urine. No β-ureidopropionase activity could be detected in a liver biopsy obtained from one of the patients, which reflected the complete absence of the β-ureidopropionase protein. Analysis of the β-ureidopropionase gene (UPB1) of these patients revealed the presence of two splice-site mutations (IVS1-2A>G and IVS8-1G>A) and one missense mutation (A85E). Heterologous expression of the mutant enzyme in Escherichia coli showed that the A85E mutation resulted in a mutant β-ureidopropionase enzyme without residual activity. Our results demonstrate that the N-carbamyl-β-amino aciduria in these patients is due to a deficiency of β-ureidopropionase, which is caused by mutations in the UPB1 gene. Furthermore, an altered homeostasis of β-aminoisobutyric acid and/or increased oxidative stress might contribute to some of the clinical abnormalities encountered in patients with a β-ureidopropionase deficiency. An analysis of the presence of the two splice site mutations and the missense mutation in 95 controls identified one individual who proved to be heterozygous for the IVS8-1G>A mutation. Thus, a β-ureidopropionase deficiency might not be as rare as is generally considered.

  β-尿苷丙酸酶缺乏症是嘧啶降解途径中的一种先天性错误，会影响 N-氨基甲酰-β-丙氨酸和 N-氨基甲酰-β-氨基异丁酸的裂解。在这项研究中，我们报告了对四名出现神经系统异常以及血浆、脑脊液和尿液中 N-氨甲酰-β-丙氨酸和 N-氨甲酰-β-氨基丁酸水平强烈升高的患者进行的β-尿苷丙酸酶缺乏症遗传基础的阐明。在其中一名患者的肝活检中未检测到 β-ureidopropionase 活性，这反映出完全不存在 β-ureidopropionase 蛋白。对这些患者的 β-ureidopropionase 基因（UPB1）进行分析后发现，其中存在两个剪接位点突变（IVS1-2A>G 和 IVS8-1G>A）和一个错义突变（A85E）。突变酶在大肠杆菌中的异源表达显示，A85E 突变导致突变的 β-ureidopropionase 酶没有残余活性。我们的研究结果表明，这些患者的 N-氨基甲酰-β-氨基酸尿症是由于 UPB1 基因突变引起的 β-ureidopropionase 缺乏所致。此外，β-氨基异丁酸平衡的改变和/或氧化应激的增加也可能是导致β-脲丙酸酶缺乏症患者出现某些临床异常的原因。通过对 95 例对照中存在的两个剪接位点突变和错义突变进行分析，发现其中一人是 IVS8-1G>A 突变的杂合子。因此，β-尿苷酸丙酸酶缺乏症可能并不像一般认为的那样罕见。