Alkyltransfer/Cobalamine

Dorothy Crawfoot Hodgkin
(1910 – 1994)
R = 5‘‐Desoxyadenosyl (Coenzym B12)
R = CN (Cyanocobalamin: Vitamin B12)
R = CN (Cyanocobalamin: Vitamin B
R = Me (Methylcobalamin)
l k l
k d
B12
Molekülstruktur des Coenzym
(P. G. Lenhert, 1968)
Porphyrin
16‐gliedrig
zweibasig
Corrin
15‐gliedrig
einbasig
planar
mit kleinen Metallionen
mit kleinen Metallionen
Sattelkonformation
chirale
h l Zentren möglich
l h
EPR‐Spektroskopie
axiales Spektrum
59Co: 100 %, I = 7/2
Oktett durch H
Hyperfeinkopplung
f i k
l
N
N
Co
N
N
N
14N: 99.63 %, I = 1
Triplett durch Superhyperfeinkopplung
ein einzelnes Stickstoffatom als Kopplungspartner J. Rétey et al., Angew. Chem. 1998, 110, 643.
Frage: base‐on/base‐off ‐Form
15N: I = 1/2
Dublett durch Superhyperfeinkopplung
J. Rétey et al., Angew. Chem. 1998, 110, 643.
B12‐Bindungsdomäne der Methionin‐Synthase
g
y
mit Methylcobalamin‐Funktion
y
N
O
HN
CH2
C
C
H: Histidin
N
H
H
NH
Substitution des Benzimidazols am Cobalt,
Imidazol‐N‐Koordination in apicaler Position durch Histidin aus dem Protein:
Verbindung Coenzym + Apoenzym
separate Fixierung des separate
Fixierung des
Benzimidazol‐Zuckerphosphatrestes
zwischen –Helices und ‐Faltblättern
Methylgruppe am Cobalt
y g pp
H
N
H
N
H
C
C
O
CH2
Ph
hydrophober Deckel:
Abschirmung der Methylgruppe gegen das Lösungsmittel
F: Phenylalanin
Acetamid‐Seitengruppen in H‐Brückenbindungsposition zur Protein‐Rückgrat
O
-
C
CH2
NH
C
H
C O
O
O
H O
CH2
C
NH
C
HN
H
HN
D: Aspartat
S: Serin
Fixierung von ‐Helix‐‐Faltblatt in Domäne II
Fixierung
von  Helix  Faltblatt in Domäne II
„Festkneifen“ des Phosphatzuckerrests
M. L. Ludwig et al., Science 1994, 266,1669.
H
N
H
N
H
C
C
O
H
Phosphatzucker‐Einheit
passend zwischen
passend zwischen Glycinreste
„gesteckt“
G: Glycin
H
N
H
N
H
C
C
O
CH2
OH
S: Serin
H‐Brücken‐Wechselwirkung g
zwischen Serin und dem N3‐Atom des Benzimidazol‐Derivats, (genau dieses N‐Atom koordiniert (g
im Coenzym an das Cobalt) M. L. Ludwig et al., Science 1994, 266,1669.
Modellverbindungen Supernukleophil Co(I) wenig beständig
Thermodynamik und Kinetik
Radikalfänger
R. G. Finke, B. P. Hay, Inorg. Chem. 1984, 23, 3034.
G‡exp (37°C) = 29.7 kcal/mol
k1 ≈ 10–7 s–1
Enzym: Cofaktor + Apoenzym k1 ≈ 10
102 s–1
G‡exp (37°C) ≈ 15 kcal/mol
(37°C) 15 k l/ l
R. G. Finke, B. P. Hay, Inorg. Chem. 1984, 23, 3034.
Sterische Steuerung der Co‐C‐Bindungsstärke in Cobaloximen