Siempre me he preguntado por qué el enlace N-glucosídico, que conecta las bases de adenina o guanina purina con sus azúcares, era el más fácil de escindir mediante hidrólisis ácida, o por qué las purinas tienen los potenciales de ionización más bajos. ¿Qué tienen los anillos / resonancia / etc. de las bases de purina frente a pirimidina en los polímeros de ácido nucleico que hace que esto sea así? Por ejemplo, según (Lindahl, Nature 362, págs. 709–715 (1993), http://www.nature.com/nature/journal/v362/n6422/abs/362709a0.html ), al menos en el contexto del ácido desoxirribonucleico (ADN) a pH ~ 7 (probablemente la tasa es mucho más lenta en el ARN en las mismas condiciones debido al 2'-OH) la tasa de despirimidación es $ \ aproximadamente 20 $ veces más lenta que la tasa de depurinación. Tenga en cuenta que la tasa base real de depurinación es $ \ approx 4 \ times 10 ^ {- 9} \ space \ mathrm s ^ {- 1} $ a 70 ° C y pH ~ 7.4 (Lindahl & Nyberg, Biochemistry 11 (19) , págs. 3610–3618 (1972), http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/bi00769a018), lo que implica una tasa base para la despirimidación de $ \ approx 2 ^ {- 10} \ space \ mathrm s ^ {- 1} $ en las mismas condiciones.
Si tuviera que adivinar, diría que la razón tiene que ver con las bases de purina (o el contexto local de el enlace N9-glicosídico en bases de purina) es menos electrofílico, por lo que menciono energías de ionización generalmente más bajas para purinas frente a pirimidinas.
Citando de: http://www.nrcresearchpress.com/doi/abs/10.1139/o74-139#.U32-3vmSyDZ
"Contrariamente Según sugerencias anteriores, tanto la pirimidina como los desoxinucleósidos de purina están sujetos a escisión de bases, siendo la relativa facilidad de termólisis 2′-desoxiguanosina> 2′-desoxiadenosina> 2′-desoxicitidina> 2′-desoxiuridina> timidina ".
Tenga en cuenta que esto en realidad parece coincidir con las energías de ionización relativas (medidas experimentalmente) de las bases --- Guanina (7.77 eV) < Adenina (8.26 eV) < Cytosine (8.68 eV) < Thymine (8.87 eV): Orlov, VM, Smirnov, AN, Varshavsky, YM Potenciales de ionización y capacidad de donación de electrones de bebés de ácido nucleico y sus análogos. Tetra Lett. 1976; 17 (48): 4377–4378.
Si mi conjetura con respecto a la menor electrofilia de las bases de purina es cierta, no me queda claro, sin embargo, ¿por qué es así?
Actualización / Reflexión:
Si miramos las cuatro bases (donde al uracilo simplemente le falta el grupo metilo C5 en la timina) - ( http://img.sparknotes.com/figures/ 7 / 749a4182b7527e44d289a612e420f40c / dna_bases.gif) - podemos notar que el nitrógeno N9 que conecta las purinas con sus azúcares solo es adyacente a los átomos de carbono con enlaces simples o dobles al nitrógeno. Sin embargo, el nitrógeno N1 que conecta las pirimidinas con sus azúcares es adyacente a un carbono C2 con doble enlace con un átomo de oxígeno. Dado que el oxígeno es más electronegativo que el nitrógeno (el oxígeno tiene una electronegatividad de ~ 3.44 frente a la electronegatividad del nitrógeno de ~ 3.04), ¿podría esto ser una pista de por qué la despirimidación es mucho menos común que la depurinación? ¿Hay análogos de base de pirimidina con un grupo menos electronegativo unido al carbono C2, y las tasas de despirimidación aquí igualan o superan las tasas de depurificación?
Esto, por supuesto, podría estar completamente apagado. Por ejemplo, tal vez la protonación de N7 en purinas presente una ruta hacia la depurinación, ya que la guanina que tiene una mayor tasa de depurificación que la adenina (o menor energía de ionización que la adenina) es consistente con una disminución en la basicidad del nitrógeno N7. Quizás las pirimidinas sean mucho menos propensas a desestabilizar la protonación. Etc.
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Mi objetivo aquí: me gustaría conocer el factor "más significativo" (y, con suerte, la razón más general) de las mayores tasas observadas de depurinación frente a despirimidación. Por ejemplo, tal vez el oxígeno mencionado anteriormente en las pirimidinas disminuye las tasas de despirimidación en un factor de dos aproximadamente (esto no pretende ser una suposición real), pero ¿qué explica la diferencia de $ \ approx 20 $ veces señalada por (Lindahl, 1993)? ?