thiamine diphosphate | 77965-65-2

• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机杂环化合物 - 二嗪类
• 英文名称: thiamine diphosphate
• 英文别名: Thiamine(1+) diphosphate(3-)；[2-[3-[(4-amino-2-methylpyrimidin-5-yl)methyl]-4-methyl-1,3-thiazol-3-ium-5-yl]ethoxy-oxidophosphoryl] phosphate
• CAS: 77965-65-2
• 化学式: C₁₂H₁₆N₄O₇P₂S
• 分子量: 422.295
• InChiKey: AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-L

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -1.4
• 重原子数：
  26
• 可旋转键数：
  7
• 环数：
  2.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.42
• 拓扑面积：
  206
• 氢给体数：
  1
• 氢受体数：
  11

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  thiamine diphosphate 、 mercury dichloride 在 water 、 NaOH 作用下， 以 水 为溶剂， 生成 (Hg2Cl2)(thiamine pyrophosphate)
  参考文献：
  名称：

  Complexes of mercury(II) with thiamine

  摘要：

  DOI：

  10.1016/s0020-1693(00)83559-8
• 作为产物：
  描述：

  adenosine 5'-triphosphate 、 Thiamine phosphate 生成 adenosine 5'-diphosphate 、 thiamine diphosphate
  参考文献：
  名称：

  硫胺单磷酸激酶与底物和产物复合物的结构研究。

  摘要：

  硫胺单磷酸激酶 (ThiL) 催化硫胺单磷酸 (TMP) 的 ATP 依赖性磷酸化以形成焦磷酸硫胺 (TPP)，即维生素 B 1 的活性形式。 ThiL 是小型 ATP 结合超家族的成员，该超家族还包括嘌呤生物合成酶，PurM 和 PurL，NiFe 氢化酶成熟蛋白，HypE，和硒磷酸合酶，SelD。后四种酶被认为在催化过程中利用磷酸化中间体。为了了解 ThiL 的机制及其与其他超家族成员的关系，我们用不可水解的 AMP-PCP 和 TMP 以及反应产物 ADP 和 TPP 确定了 Aquifex aeolicus ThiL (AaThiL) 的结构。结果表明，AaThiL 利用直接、将 ATP 的 γ-磷酸酯在线转移到 TMP 而不是磷酸化酶中间体。将 ThiL 的结构与 PurM、PurL 和 HypE 的结构进行比较，并将 ATP 结合位点与 PurL 的结构进行比较，后者可使用核苷酸复合物。

  DOI：

  10.1021/bi800041h
• 作为试剂：
  描述：

  聚合甲醛 在 thiamine diphosphate 、 formolase M₄V₂ 、 magnesium sulfate 作用下， 以 aq. phosphate buffer 为溶剂， 反应 3.0h， 生成 1,3-二羟基丙酮 、 羟乙醛
  参考文献：
  名称：

  甲醛一锅化学酶法合成乙醇酸

  摘要：

  乙醇酸是可生物降解聚合物的重要组成部分。在此，我们报告了一种有效的选择性和原子经济的乙醇酸合成方法，该方法基于廉价的 C1 化合物甲醛的催化 C-C 偶联反应，然后进行选择性氧化。开发的方法依赖于进化的甲醛酶，在高甲醛浓度（高达 1 M）和氧化剂、亚氯酸钠或 H 2 O 2的受控氧化下具有改进的活性. 动力学表征、分子动力学模拟和结合自由能计算表明，进化的甲醛酶的已鉴定氨基酸取代稳定了第一反应中间态 TPP-FA（焦磷酸硫胺素-甲醛）和第二中间态 TPP-GA（焦磷酸硫胺素-乙醇醛） )，这有利于 C-C 偶联产物的生成，尤其是高浓度甲醛下的 C2 GA。在这项工作中建立的化学酶方法为从 CO 2衍生物制造可生物降解的聚合物单体提供了新的机会。

  DOI：

  10.1039/d2gc00688j

文献信息

• The Crystal Structure of Yeast Thiamin Pyrophosphokinase
  作者：L.-J. Baker、Jill A. Dorocke、Robert A. Harris、David E. Timm

  DOI：10.1016/s0969-2126(01)00615-3

  日期：2001.6

  significant step toward elucidating its catalytic action. RESULTS The crystal structure of Saccharomyces cerevisiae TPK complexed with thiamin has been determined at 1.8 A resolution. TPK is a homodimer, and each subunit consists of two domains. One domain resembles a Rossman fold with four alpha helices on each side of a 6 strand parallel beta sheet. The other domain has one 4 strand and one 6 strand antiparallel

  背景技术硫胺焦磷酸激酶（TPK）催化焦磷酸盐基团从ATP到维生素B1（硫胺素）的转移，以形成辅酶硫胺焦磷酸盐（TPP）。因此，TPK对于形成中央代谢功能所需的辅酶很重要。TPK在PDB中没有序列同源物，并且通过未知机制起作用。TPK结构已被确定为阐明其催化作用的重要步骤。结果酿酒酵母TPK与硫胺素复合的晶体结构已确定为1.8 A的分辨率。TPK是同型二聚体，每个亚基由两个结构域组成。一个域类似于Rossman折叠，在6股平行β折叠的每一侧上具有四个alpha螺旋。另一个结构域具有一个4链和一个6链反平行β折叠，形成包含果冻卷拓扑结构的扁平三明治结构。活性位点位于二聚体界面的裂口处，由两个亚基域的残基形成。TPK二聚体在亚基界面处包含两个化合物活性位点。结论结合有一个底物的TPK的结构确定了硫胺素结合位点的位置和可能的催化残基。该结构还暗示了ATP的可能结合位点。TPK序列同源性进一步支持了
• Steady-State Kinetics and Mutational Studies of Recombinant Human Thiamin Pyrophosphokinase
  作者：Mari ONOZUKA、Kazuto NOSAKA

  DOI：10.3177/jnsv.49.156

  日期：——

  Thiamin pyrophosphokinase catalyzes the pyrophosphorylation of thiamin to thiamin pyrophosphate in the presence of ATP and Mgtt The kinetic properties of human thiamin pyrophosphokinase (hTPK1) were investigated using purified histidine-tagged recombinant protein. The plots of the initial velocity against MgATP concentrations gave a sigmoidal character when Mg2+/ATP was maintained at 1. However, the addition of an excess amount of Mg2+ resulted in the restoration of activity at lower concentrations of MgATP A steady-state kinetics study led us to conclude that the kinase reaction obeys a ping-ong mechanism. Site-directed mutagenesis was also performed on hTPK1 to examine the contributions of eight strictly conserved residues in thiamin pyrophosphokinase on the kinetic properties. Mutations D71N, D73N, and D100N reduced kcat markedly, indicating that these aspartic acids play a crucial role in carrying out the catalytic process of hTPK1. A selective decrease in the kcat/Kmthiamin value was observed in the D133N mutant, whereas the kcat/KmATV values of T99A and R131G were significantly decreased. Interestingly, the replacement of Gln-96 with Glu caused an increase in the kcat/Kmthiamin value (3.53-fold of the wild-type). It was therefore suggested that the residues Gln-96, Thr-99, Arg-131, and Asp-133 are conserved as functionally significant components for substrate recognition in thiamin pyrophosphokinase.

  硫胺素焦磷激酶在 ATP 和 Mgtt 存在下催化硫胺素焦磷酸化为硫胺素焦磷酸 利用纯化的组氨酸标记重组蛋白研究了人硫胺素焦磷激酶（hTPK1）的动力学特性。当 Mg2+/ATP 浓度保持为 1 时，初始速度与 MgATP 浓度的关系图呈现半规线性关系。我们还对 hTPK1 进行了定点突变，以研究硫胺素焦磷激酶中八个严格保守的残基对其动力学特性的贡献。突变 D71N、D73N 和 D100N 会明显降低 kcat，表明这些天冬氨酸在 hTPK1 的催化过程中起着关键作用。在 D133N 突变体中观察到了 kcat/Kmthiamin 值的选择性降低，而 T99A 和 R131G 的 kcat/KmATV 值也显著降低。有趣的是，用 Glu 取代 Gln-96 会导致 kcat/Kmthiamin 值增加（野生型的 3.53 倍）。因此，Gln-96、Thr-99、Arg-131 和 Asp-133 残基是硫胺素焦磷激酶中具有重要功能的底物识别成分。
• Pyrithiamine as a Substrate for Thiamine Pyrophosphokinase
  作者：Jing-Yuan Liu、David E. Timm、Thomas D. Hurley

  DOI：10.1074/jbc.m510951200

  日期：2006.3

  pyrophosphokinase, pyrithiamine, and Mg2+/ATP to elucidate the mechanism by which pyrithiamine inhibits the enzymatic production of thiamine pyrophosphate. Three lines of evidence support the ability of thiamine pyrophosphokinase to form pyrithiamine pyrophosphate. First, a coupled enzyme assay clearly demonstrated the ability of thiamine pyrophosphokinase to produce AMP when pyrithiamine was used as substrate

  硫胺素焦磷酸激酶将焦磷酸基团从三磷酸核苷（如ATP）转移到硫胺素的羟基上，从而生成硫胺素焦磷酸酯。硫胺素缺乏会导致神经系统疾病Wernicke-Korsakoff综合征以及可能致命的心血管疾病湿脚气病的发展。乙胺嘧啶是硫胺素代谢的抑制剂，可诱发类似于动物的Wernicke-Korsakoff综合征的神经系统症状。然而，巯乙胺干扰细胞硫胺素磷酸酯稳态的机制尚不完全清楚。我们将动力学分析与反应产物的质谱相结合，并结合了硫胺素焦磷酸激酶，吡啶硫胺，Mg2 + / ATP阐明了巯乙胺抑制硫胺素焦磷酸酶促生产的机理。三行证据支持硫胺素焦磷酸激酶形成硫胺素焦磷酸的能力。首先，偶联酶分析法清楚地证明了当使用巯乙胺作为底物时，硫胺素焦磷酸激酶具有产生AMP的能力。其次，通过质谱分析反应混合物直接鉴定了反应混合物中的巯乙胺焦磷酸。最后，从平衡底物/产物混合物中结晶的硫胺素焦磷酸激酶的结构显示出结合在酶活性位点上的硫胺素焦磷酸的清晰电子密度。
• Partial purification and properties of thiamine pyrophosphokinase from pig brain
  作者：J.W. Peterson、C.J. Gubler、S.A. Kuby

  DOI：10.1016/0005-2744(75)90127-8

  日期：1975.8

  respect to thiamine as the variable substrate, and their inhibitor dissociation constants were calculated. The relatively poor affinity of oxythiamine to the enzyme emphasizes the 4-amino group in the pyrimidine ring as one of the specificity requirements for thiamine pyrophosphokinase. Preliminary values for the apparent equilibrium coefficient of the thiamine pyrophosphokinase-catalyzed reaction, in terms

  猪脑硫胺素焦磷酸激酶（ATP：硫胺素焦磷酸转移酶，EC 2.7.6.2）的纯度是脑丙酮粉提取物的260倍。纯化后使用直接放射测定法。通过等电聚焦，纯化的酶表现出具有约3,1的等离子点。pH值为4.2，但是通过圆盘凝胶电泳或分析超离心方法，这些制剂仍不均一。在0.028 M磷酸盐/甘氨酰甘氨酸缓冲液中，纯化的酶具有广泛的最佳pH值，从pH 8.3扩展到9.3。为了获得最佳的酶活性，镁与ATP的比例必须固定为0.6，这表明对于该ATP-焦磷酸基转移反应，酶优选的反应物可能是Mg（ATP）6- / 2。对反应动力学的初步研究表明，该酶可能通过部分“乒乓”机制起作用。在此基础上，评估了ATPt和硫胺素的解离常数。相对于作为可变底物的硫胺，吡硫胺，丁基硫胺，乙基硫胺和氧硫胺似乎是竞争性抑制剂，并计算了它们的抑制剂解离常数。氧硫胺素对酶的亲和力较弱，这突出了作为嘧啶焦磷酸激酶的特异性要求之一的嘧啶环中
• Structural Basis for the Catalytic Mechanism of Mammalian 25-kDa Thiamine Triphosphatase
  作者：Jikui Song、Lucien Bettendorff、Marco Tonelli、John L. Markley

  DOI：10.1074/jbc.m709675200

  日期：2008.4

  change. We derived a structural model for the mThTPase.ThTP.Mg(2+) ternary complex and concluded from this that whereas free mThTPase has an open cleft fold, the enzyme in the ternary complex adopts a tunnel fold. Our results provide a functional rationale for a number of conserved residues and suggest an essential role for Mg(2+) in catalysis. We propose a mechanism underlying the high substrate specificity

  哺乳动物可溶性硫胺素三磷酸酶 (ThTPase) 是一种 25 kDa 胞质酶，特异性催化三磷酸硫胺素 (ThTP) 转化为二磷酸硫胺素，并且绝对需要二价阳离子。我们研究了重组小鼠硫胺素三磷酸酶 (mThTPase) 的动力学特性，并通过核磁共振波谱确定了其溶液结构。通过 NMR 滴定实验确定负责结合 Mg(2+) 和 ThTP 的残基。Mg(2+) 的结合仅引起较小的局部构象变化，而ThTP 结合被发现引起更全面的构象变化。我们推导了 mThTPase.ThTP.Mg(2+) 三元复合物的结构模型，并由此得出结论：游离 mThTPase 具有开放的裂缝折叠，而三元复合物中的酶采用隧道折叠。我们的结果为许多保守残基提供了功能原理，并表明 Mg(2+) 在催化中的重要作用。我们提出了 mThTPase 高底物特异性的机制，并讨论了水分子在酶催化中的可能作用。