Ang cadaverine ay isang natural na nagaganap na polyamine na may maraming mga form na bioactive. Ang mga polyamines ay mga molekula na may mga katangian ng cationic na ipinamamahagi sa buong cell cytosol at tumutulong na umayos ang paglaki ng cell at mga proseso ng pagkita ng kaibhan.
Sa mga hayop, ang pagtaas ng konsentrasyon ng cadaverine sa cytosol ng mga cell ay karaniwang nauugnay sa paglaki ng cell. Gayunpaman, paminsan-minsan, ang naturang paglago ay maaaring dahil sa tumorigenesis ng tisyu.
Graphic diagram ng isang molekulang cadaverine (Pinagmulan: Calvero. Via Wikimedia Commons)
Sa mga halaman, ang cadaverine ay ipinakita upang maglaro ng isang mahalagang papel sa paghahati ng cell at embryogenesis. Nakikipag-ugnay ito nang direkta sa mga nucleic acid at mga anionic na sangkap na tinataglay ng lamad ng selula ng halaman.
Ang Cadaverine ay madaling synthesized mula sa isa sa mga pangunahing amino acid, na mayaman sa mga grupo ng nitrogen, tulad ng alanine. Dahil dito, ang mga pagkaing mayaman sa mga amino acid, kung hindi maayos na mapangalagaan, bubuo ng mga bulok na amoy bilang isang resulta ng pagbuo ng cadaverine.
Ngayon, ang cadaverine ay ginawa na may komersyal na interes sa pamamagitan ng direktang microbial fermentation o buong cell bioreactors.
Sa lahat ng mga kadahilanang ito, ang cadaverine ay may isang malaking bilang ng mga aplikasyon para sa biotechnology sa mga lugar ng agrikultura at gamot at, sa kasalukuyan, ang tambalang ito ay nagiging isang mahalagang kemikal na pang-industriya, dahil sa malawak na iba't ibang mga aplikasyon.
Istraktura
Ang Cadaverine ay may isang nucleus na binubuo ng isang α-alkane na binubuo ng 5 carbon atoms na nakaayos sa isang linear fashion (pentane) at na sa mga dulo nito (ang mga carbon at 1) ay may dalawang amines (ω-diamine). Ang istraktura nito ay halos kapareho ng hexamethylenediamine at, samakatuwid, ginagamit ito sa synthesis ng polyamides at polyurethanes.
Ang karaniwang pangalan na "cadaverina" ay nagmula sa amoy ng mga nabubulok na mga bangkay. Ang mga bakterya na nagsisimulang mabulok ang mga katawan ay synthesize ng isang malaking halaga ng cadaverine at sanhi ng napakarumi aroma.
Ang molekula formula ng cadaverine ay C5H14N2 at ang pangalan ng compound ng kemikal ay maaaring 1,5-pentanediamine o 1,5-diaminopentane. Ito ay isang compound na natutunaw sa tubig.
Ang molekular na bigat ng cadaverine ay 102.178 g / mol, mayroon itong natutunaw na punto na 9 ° C at isang punto ng kumukulo na 179 ° C. Ang compound ay nasusunog sa pagkakaroon ng isang mapagkukunan ng init sa itaas 62 ° C.
Sa komersyal na form na ito, ang cadaverine ay nasa isang walang kulay na estado ng likido na may mabula at hindi kasiya-siyang katangian ng amoy ng tambalan.
Ang tambalang ito ay homologous sa putrescine, gayunpaman, ang putrescine ay may gitnang balangkas ng apat na carbon atoms (butane) at hindi lima, tulad ng cadaverine.
Karamihan sa mga compound na may isang istraktura na katulad ng cadaverine, tulad ng putrescine, norespimidine, spermidine, at spermine, ay nailalarawan sa kanilang malakas na amoy, na karaniwang kinikilala bilang isang napakarumi na amoy na katangian ng pagkabulok ng karne.
Mga Tampok
Sa bakterya
Sa bakterya, ang isa sa mga pangunahing pag-andar ng cadaverine ay upang ayusin ang pH sa cytosol, iyon ay, pinoprotektahan nito ang mga cell laban sa acidic na stress at nakamit ito kapag bumababa ang pH at mayroong maraming halaga ng L-lysine sa medium, kung saan maaari silang synthesize ang cadaverine.
Ang mekanismong proteksyon na ito ay isinaaktibo sa pamamagitan ng pag-sign ng mga protina ng lamad na tinatawag na cadaverine C. Ito ay isinaaktibo kapag nakita nila ang isang pagtaas ng konsentrasyon ng mga ion ng H + sa labas ng cell.
Bukod dito, kapag ang mga cell ay nasa anaerobic na kondisyon (kawalan ng oxygen) pinoprotektahan ang mga ito mula sa kawalan ng hindi organikong posporus (Pi).
Sa anaerobic bacteria, ang cadaverine ay isang mahalagang sangkap ng pader ng cell, dahil gumaganap ito bilang isang bono sa pagitan ng peptidoglycan at panlabas na lamad. Ang Cadaverine ay nakikilahok din sa biosynthesis at pag-export ng siderophores sa extracellular medium.
Sa mga halaman
Sa mga halaman ang pag-aaral ng cadaverine at mga derivatives nito bilang isang modulator ng stress at senescence ay pinag-aralan. Nakikialam ito sa sistema ng signal upang maisaaktibo ang mga sistema ng pagtatanggol laban sa parehong mga kadahilanan.
Iminumungkahi ng ilang mga siyentipiko na ang cadaverine ay nagbubuklod sa asukal sa posporus na gulugod ng DNA, pinoprotektahan ito at ginagawa itong mas matatag laban sa mga ahente ng mutagenic, dahil ang mataas na konsentrasyon ay natagpuan sa mga selula ng halaman sa ilalim ng osmotic at saline stress.
Ang pagdaragdag ng cadaverine sa mga nabuong tisyu ng halaman ay bumabawas sa pagkasira ng DNA, pinatataas ang paggawa ng mga antioxidant enzymes at mRNA. Ang isang pagtaas sa konsentrasyon ng cadaverine ay napansin sa mga cell na nahawahan ng mga pathogens.
Gayunpaman, marami pa rin ang mga kontrobersya tungkol sa eksaktong aktibidad ng cadaverine sa immune response ng mga halaman. Sa pangkalahatang mga term, ang cadaverine ay itinuturing bilang isang conductor at signal transducer sa panloob na metabolismo ng mga halaman.
Sa mga hayop
Ang maliit ay kilala tungkol sa mekanismo ng pagkilos ng cadaverine sa mga hayop. Gayunpaman, malinaw na hindi ito synthesized sa cytosol, dahil ang mga cell ng hayop ay walang kinakailangang enzyme para sa reaksyon na ito.
Ang tambalang ito ay nabuo sa loob ng cell sa pamamagitan ng iba't ibang mga ruta. Ang pagkakaroon ng cadaverine ay palaging natagpuan sa lumalagong mga cell ng hayop, ipinakita man nila ang normal o labis na paglaki (dahil sa ilang patolohiya).
Sintesis
Sa halos lahat ng mga organismo, ang cadaverine ay ginawa sa pamamagitan ng direktang decarboxylation ng amino acid L-alanine, salamat sa pagkilos ng enzyme lysine decarboxylase sa loob ng kanilang mga cell.
Ang graphic na scheme ng synthesis ng cadavaerin sa pamamagitan ng pagkilos ng enzyme lysine decarboxylase (LDC) (Pinagmulan: RicHard-59 Via Wikimedia Commons
Sa mga halaman, ang enzyme lysine decarboxylase ay matatagpuan sa loob ng mga chloroplast. Partikular sa stroma at sa mga punla (mga punla) na isang pagtaas ng paggawa ng cadaverine ay natagpuan.
Gayunpaman, ang mga buto, ang embryonic axis, cotyledons, epicotyl, hypocotyl at ang mga ugat ay nagpapakita ng pinakamataas na mga taluktok ng aktibidad ng enzyme lysine decarboxylase sa maraming mga species ng mga halaman.
Sa kabila ng nasa itaas, talagang may isang puwang ng impormasyon sa eksperimentong paggawa ng cadaverine sa pamamagitan ng direktang enzymatic catalysis, dahil ang lysine decarboxylase ay nawala ang 50% ng aktibidad nito pagkatapos ng paggawa ng isang tiyak na halaga ng cadaverine.
Sa isang pang-industriya na antas, ang tambalang ito ay nakuha sa pamamagitan ng mga paghihiwalay at paglilinis ng mga pamamaraan mula sa bakterya na pinananatili sa mga bioreactors, na nakamit gamit ang mga organikong solvent tulad ng n-butanol, 2-butanol, 2-octanol o cyclohexanol.
Ang isa pang pamamaraan kung saan nakuha ang isang mahusay na ani sa pagkuha ng cadaverine ay ang paghihiwalay ng mga phase sa pamamagitan ng chromatography, distillation o pag-ulan, dahil mayroon itong isang mas mababang punto ng pagtunaw kaysa sa marami sa iba pang mga compound sa pagbubu ng cell.
Mga Sanggunian
- Gamarnik, A., & Frydman, RB (1991). Ang Cadaverine, isang mahalagang diamine para sa normal na pag-unlad ng ugat ng mga buto ng soya (Glycine max). Ang pisyolohiya ng halaman, 97 (2), 778-785.
- Kovács, T., Mikó, E., Vida, A., Sebő, É., Toth, J., Csonka, T., … & Tóth, D. (2019). Ang Cadaverine, isang metabolite ng microbiome, ay binabawasan ang pagiging agresibo ng kanser sa suso sa pamamagitan ng bakas ng mga amino acid receptors. Mga ulat sa agham, 9 (1), 1300.
- Ma, W., Chen, K., Li, Y., Hao, N., Wang, X., & Ouyang, P. (2017). Pagsulong sa produksyon ng bakterya ng cadaverine at ang mga aplikasyon nito. Engineering, 3 (3), 308-317.
- Samartzidou, H., Mehrazin, M., Xu, Z., Benedik, MJ, & Delcour, AH (2003). Ang pagsugpo ng cadaverine ng porin ay gumaganap ng isang papel sa kaligtasan ng cell sa acidic pH. Journal of bacteriology, 185 (1), 13-19.
- Tomar, PC, Lakra, N., & Mishra, SN (2013). Cadaverine: isang lysine catabolite na kasangkot sa paglago ng halaman at pag-unlad. Pag-sign at pag-uugali ng halaman, 8 (10), e25850.