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2,6-二氨基嘌呤

化合物

2,6-二氨基嘌呤（2,6-Diaminopurine，简称2,6-DAP或Z）又称2-氨基腺嘌呤（2-Aminoadenine），是腺嘌呤（A）的一个类似物（英语：Nucleic acid analogue），结构上比腺嘌呤多了一个氨基，过去曾为治疗白血病的一种药物[1]。2011年NASA分析一些陨石的成分，发现其含有腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）与2, 6-二氨基嘌呤（Z），显示这些碱基可能存在于外太空[2]。2020年有研究发现2,6-二氨基嘌呤可在具UGA无义突变的mRNA翻译时促进翻译连读（translational readthrough），忽视突变产生的UGA而继续翻译，可能机制为2,6-二氨基嘌呤抑制tRNA的甲基转移酶FTSJ1（英语：FTSJ1），影响tRNA修饰而增加其在UGA发生翻译连读的几率[3]。

2,6-二氨基嘌呤
IUPAC名
7H-Purine-2,6-diamine
别名 2-Aminoadenine; 2,6-DAP
识别
CAS号 1904-98-9  checkY
PubChem 30976
ChemSpider 28738
SMILES
 
  • c1[nH]c2c(nc(nc2n1)N)N
InChI
 
  • 1S/C5H6N6/c6-3-2-4(9-1-8-2)11-5(7)10-3/h1H,(H5,6,7,8,9,10,11)
性质
化学式 C5H6N6
摩尔质量 150.14 g·mol−1
外观 White to yellow crystalline powder
密度 1.743 g/cm3
熔点 117 °C（390 K）
溶解性（水） 2.38 g/L at 20 °C
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

早在1977即有科学家发现噬蓝藻体（英语：cyanophage）S-2L（感染聚球藻属（英语：Synechococcus）蓝绿菌的噬菌体）基因组中不含有腺嘌呤，所有腺嘌呤都被2,6-二氨基嘌呤（Z）取代，相较于前者和胸腺嘧啶形成两个氢键，后者可和胸腺嘧啶形成三个氢键，此为首次发现有基因组中一种嘌呤完全被取代的情形[4][注 1]。2021年4月有三篇关于2,6-二氨基嘌呤的论文同时发表于《科学》期刊，提出除S-2L外还有许多噬菌体（多属短尾噬菌体科与长尾噬菌体科）也有A完全被Z取代的现象，并首度发现了噬菌体基因组中参与合成dZTP的酵素PurZ[7][8]、在DNA复制时选择性使用Z而不使用A的DNA聚合酶DpoZ[9]以及可能分解脱氧腺苷三磷酸（dATP）以避免其被加入DNA中的水解酶[7]，而宿主细胞不会将Z加入其自身DNA中的机制仍不清楚[10]。dAMP合成途径中，腺苷酸琥珀酸合成酶（英语：Adenylosuccinate synthetase）PurA可将肌苷酸（I）转为腺苷酰琥珀酸（英语：adenylosuccinate），后者可再由琥珀酸裂解酶PurB转为腺苷酸（A），PurZ与PurA同源，可能以类似途径可成dZTP[7]，将dGMP转为dSMP（N6-succino-2-amino-2′-deoxyadenylate），后者再由PurB转为dZTP[8]。噬菌体以2,6-二氨基嘌呤取代腺嘌呤的功能可能为避免病毒DNA被宿主的限制酶切割[7]。

2,6-二氨基嘌呤（Z）与胸腺嘧啶（T）配对示意图

注脚

  1. ^ 过去有发现某些噬菌体基因组中一些胸腺嘧啶（T）被5-羟甲基胞嘧啶（英语：5-Hydroxymethylcytosine）（5hmC）或5-羟甲基尿嘧啶（德语：5-Hydroxymethyluracil）取代的案例[5][6]

参考文献

  1. ^ George H. Hitchings. nobelprize.org. [2021-05-04]. （原始内容存档于2018-07-26）. 
  2. ^ Callahan MP, Smith KE, Cleaves HJ, Ruzicka J, Stern JC, Glavin DP; et al. Carbonaceous meteorites contain a wide range of extraterrestrial nucleobases.. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011, 108 (34): 13995–8. PMC 3161613  . PMID 21836052. doi:10.1073/pnas.1106493108. 
  3. ^ Trzaska C, Amand S, Bailly C, Leroy C, Marchand V, Duvernois-Berthet E; et al. 2,6-Diaminopurine as a highly potent corrector of UGA nonsense mutations.. Nat Commun. 2020, 11 (1): 1509. PMC 7083880  . PMID 32198346. doi:10.1038/s41467-020-15140-z. 
  4. ^ Kirnos MD, Khudyakov IY, Alexandrushkina NI, Vanyushin BF. 2-aminoadenine is an adenine substituting for a base in S-2L cyanophage DNA.. Nature. 1977, 270 (5635): 369–70. PMID 413053. doi:10.1038/270369a0. 
  5. ^ TAKAHASHI I, MARMUR J. Replacement of thymidylic acid by deoxyuridylic acid in the deoxyribonucleic acid of a transducing phage for Bacillus subtilis.. Nature. 1963, 197: 794–5. PMID 13980287. doi:10.1038/197794a0. 
  6. ^ KALLEN RG, SIMON M, MARMUR J. The new occurrence of a new pyrimidine base replacing thymine in a bacteriophage DNA:5-hydroxymethyl uracil.. J Mol Biol. 1962, 5: 248–50. PMID 13961966. doi:10.1016/s0022-2836(62)80087-4. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 Zhou Y, Xu X, Wei Y, Cheng Y, Guo Y, Khudyakov I; et al. A widespread pathway for substitution of adenine by diaminopurine in phage genomes.. Science. 2021, 372 (6541): 512–516. PMID 33926954. doi:10.1126/science.abe4882. 
  8. ^ 8.0 8.1 Sleiman D, Garcia PS, Lagune M, Loc'h J, Haouz A, Taib N; et al. A third purine biosynthetic pathway encoded by aminoadenine-based viral DNA genomes.. Science. 2021, 372 (6541): 516–520. PMID 33926955. doi:10.1126/science.abe6494. 
  9. ^ Pezo V, Jaziri F, Bourguignon PY, Louis D, Jacobs-Sera D, Rozenski J; et al. Noncanonical DNA polymerization by aminoadenine-based siphoviruses.. Science. 2021, 372 (6541): 520–524. PMID 33926956. doi:10.1126/science.abe6542. 
  10. ^ Callaway E. Weird viral DNA spills secrets to biologists.. Nature. 2021. PMID 33927409. doi:10.1038/d41586-021-01157-x. 
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