マイラード法によるヘキソースおよびペントースからのリジンアルギニン架橋の形成経路：ペントシジン前駆体の構造を解明する

Formation pathways for lysine-arginine cross-links derived from hexoses and pentoses by Maillard processes: unraveling the structure of a pentosidine precursor.

• K M Biemel
• O Reihl
• J Conrad
• M O Lederer

抄録

高度なメイラード反応により、共有結合で架橋されたタンパク質は大きな変化の一つとなっています。これまでのところ、これらの凝集体の化学的性質やその形成経路はほとんど知られていない。リジンアルギニン架橋体N(6)-(2-([4S]-4-アンモニオ-5-オキシド-5-オキソペンチル]アミノ)-5-[(2S,3R)-2,3,4-トリヒドロキシブチル]-3,5-ジヒドロ-4H-イミダゾール-4-イリデン)-l-リジン酸(DOGDIC 12)の合成とその構造的特徴を明らかにした。Ｎ（６）-（２-（２-［（４Ｓ）-４-アンモニオ-５-オキシド-５-オキソペンチル］アミノ）-５-［（２Ｓ）-２，３-ジヒドロキシプロピル］-３，５-ジヒドロ-４Ｈ-イミダゾール-４-イリデン）-Ｌ-リジン酸塩（ＤＯＰＤＩＣ １３）。および６-（（６Ｓ）-２-（［（４Ｓ）-４-アンモニオ-５-オキシド-５-オキソペンチル］アミノ）-６-ヒドロキシ-５，６，７，７ａ-テトラヒドロ-４Ｈ-イミダゾ［４，５-ｂ］ピリダジン-４-イル）-Ｌ-ノルロイシン酸（ペントシナン１０）。これらの化合物についても、グルコセパン９およびペントシジン１１についても、それぞれネイティブな炭水化物、アマドリ生成物および３-デオキシオソンから出発することにより、形成経路を確立することができた。ペントシナン１０は、生体内での高度な糖化プロセスのための蛍光指標として確立されたペントシジン１１の重要な前駆体であることが明確に証明された。アマドリ生成物は、様々な架橋構造９〜１３の形成におけるピボットであることが示されている。二環式構造9-11はアミノケトースに直接由来するが、12および13は3-デオキシオソーンとの反応に由来する。すべての生成物9-13は、ウシ血清アルブミンをそれぞれの3-デオキシオゾンまたは炭水化物とインキュベートすることから同定され、定量化されました。これらの結果から、グルコセパン９とＤＯＧＤＩＣ１２の両方が生体内で重要な架橋を構成することを期待することが十分に正当化されているように思われる。

Covalently cross-linked proteins are among the major modifications caused by the advanced Maillard reaction. So far, the chemical nature of these aggregates and their formation pathways are largely unknown. Synthesis and unequivocal structural characterization are reported for the lysine-arginine cross-links N(6)-(2-([(4S)-4-ammonio-5-oxido-5-oxopentyl]amino)-5-[(2S,3R)-2,3,4- trihydroxybutyl]-3,5-dihydro-4H-imidazol-4-ylidene)-l-lysinate (DOGDIC 12), N(6)-(2-([(4S)-4-ammonio-5-oxido-5-oxopentyl]amino)-5-[(2S)-2,3-dihydroxypropyl]-3,5-dihydro-4H-imidazol-4-ylidene)-l-lysinate (DOPDIC 13), and 6-((6S)-2-([(4S)-4-ammonio-5-oxido-5-oxopentyl] amino)-6-hydroxy-5,6,7,7a-tetrahydro-4H-imidazo[4,5-b] pyridin-4-yl)-l-norleucinate (pentosinane 10). For these compounds, as well as for glucosepane 9 and pentosidine 11, the formation pathways could be established by starting from native carbohydrates, Amadori products, and 3-deoxyosones, respectively. Pentosinane 10 was unequivocally proven to be an important precursor of pentosidine 11, which is a well established fluorescent indicator for advanced glycation processes in vivo. The Amadori products are shown to be the pivots in the formation of the various cross-links 9-13. The bicyclic structures 9-11 are directly derived from aminoketoses, whereas 12 and 13 stem from reaction with the 3-deoxyosones. All products 9-13 were identified and quantified from incubations of bovine serum albumin with the respective 3-deoxyosone or carbohydrate. From these results it seems fully justified to expect both glucosepane 9 and DOGDIC 12 to constitute important in vivo cross-links.