Ακετυλίωση

Στη χημεία, η ακετυλίωση (acetylation) είναι μια οργανική αντίδραση εστεροποίησης με οξικό οξύ. Εισάγει μια ακετυλομάδα σε μια χημική ένωση. Τέτοιες ενώσεις ονομάζονται οξικοί εστέρες ή απλά οξικοί. Η αποακετυλίωση (Deacetylation) είναι η αντίθετη αντίδραση, η απομάκρυνση μιας ακετυλομάδας από μια χημική ένωση.

Το σαλικυλικό οξύ ακετυλιώνεται για να σχηματίσει ασπιρίνη

Ακετυλίωση/αποακετυλίωση στη βιολογία

Οι αποακετυλιώσεις παίζουν κρίσιμους ρόλους στη γονιδιακή μεταγραφή και πιθανότατα σε όλες τις ευκαρυωτικές βιολογικές διεργασίες που περιλαμβάνουν χρωματίνη.^[1] Η ακετυλίωση είναι ένας τύπος μετα-μεταφραστικής τροποποίησης των πρωτεϊνών. Η ακετυλίωση της ε-αμινομάδας της λυσίνης, η οποία είναι κοινή, μετατρέπει μια φορτισμένη πλευρική αλυσίδα σε ουδέτερη.^[2] Η ακετυλίωση/αποακετυλίωση των ιστονών παίζει επίσης ρόλο στην γονιδιακή έκφραση και στον καρκίνο.^[3] Αυτές οι τροποποιήσεις πραγματοποιούνται από ένζυμα που ονομάζονται ακετυλομεταφοράσες της ιστόνης (histone acetyltransferases (HATs) και αποακετυλάσες ιστόνης (histone deacetylases, HDACs).^[4] Δύο γενικοί μηχανισμοί είναι γνωστοί για την αποακετυλίωση. Ένας μηχανισμός περιλαμβάνει τη δέσμευση ψευδαργύρου στο ακετυλοοξυγόνο. Μια άλλη οικογένεια αποακετυλασών απαιτεί NAD⁺, η οποία μεταφέρει μια ομάδα ριβοσυλίου στο οξυγόνο του ακετυλίου.^[1]

Οργανική σύνθεση

Οξικοί εστέρες ^[5] και ακεταμίδια^[6] παρασκευάζονται γενικά με ακετυλιώσεις. Οι ακετυλιώσεις χρησιμοποιούνται συχνά για τη δημιουργία δεσμών C-ακετυλίου σε αντιδράσεις Friedel-Crafts ^[7][8] Τα καρβανιόντα και τα ισοδύναμά τους είναι ευαίσθητα σε ακετυλιώσεις.^[9]

Αντιδραστήρια ακετυλίωσης

Πολλές ακετυλώσεις επιτυγχάνονται χρησιμοποιώντας αυτά τα τρία αντιδραστήρια:

• Οξικός ανυδρίτης. Αυτό το αντιδραστήριο είναι κοινό στο εργαστήριο. Η χρήση του συμπαράγει οξικό οξύ.^[7][10]
• Αυτό το αντιδραστήριο είναι επίσης κοινό στο εργαστήριο, αλλά η χρήση του συμπαράγει υδροχλώριο, το οποίο μπορεί να είναι ανεπιθύμητο.^[8]
• Κετένιο: Κάποτε παρασκευάστηκε οξικός ανυδρίτης με την αντίδραση κετενίου με οξικό οξύ:^[11]

H₂C=C=O + CH₃CO₂H → (CH₃CO)₂O ${\displaystyle \Delta H=-63{\text{ kJ/mol}}}$

Ακετυλίωση κυτταρίνης

Η κυτταρίνη είναι μια πολυόλη και επομένως ευαίσθητη στην ακετυλίωση, η οποία επιτυγχάνεται με τη χρήση οξικού ανυδρίτη. Η ακετυλίωση διαταράσσει τον δεσμό υδρογόνου, ο οποίος κατά τα άλλα κυριαρχεί στις ιδιότητες της κυτταρίνης. Κατά συνέπεια, οι εστέρες κυτταρίνης είναι διαλυτοί σε οργανικούς διαλύτες και μπορούν να χυτευτούν σε ίνες και μεμβράνες.^[12]

Διακετυλίωση

Η διακετυλίωση (Transacetylation) χρησιμοποιεί οξικό βινύλιο ως δότη ακετυλίου και λιπάση ως καταλύτη. Αυτή η μεθοδολογία επιτρέπει την παρασκευή αλκοολών και οξικών αλκοολών εμπλουτισμένων με εναντιομορφές.^[13]

Παραπομπές

1. Seto, E.; Yoshida, M. (2014). «Erasers of Histone Acetylation: The Histone Deacetylase Enzymes». Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 6 (4): a018713. doi:10.1101/cshperspect.a018713. PMID 24691964.
2. Ali, Ibraheem; Conrad, Ryan J.; Verdin, Eric; Ott, Melanie (2018). «Lysine Acetylation Goes Global: From Epigenetics to Metabolism and Therapeutics». Chemical Reviews 118 (3): 1216–1252. doi:10.1021/acs.chemrev.7b00181. PMID 29405707.
3. Bolden, Jessica E.; Peart, Melissa J.; Johnstone, Ricky W. (2006). «Anticancer activities of histone deacetylase inhibitors». Nature Reviews Drug Discovery 5 (9): 769–784. doi:10.1038/nrd2133. PMID 16955068.
4. Shahbazian, Mona D.; Grunstein, Michael (2007). «Functions of Site-Specific Histone Acetylation and Deacetylation». Annual Review of Biochemistry 76: 75–100. doi:10.1146/annurev.biochem.76.052705.162114. PMID 17362198.
5. F. K. Thayer (1925). «Acetylmandelic Acid and Acetylmandelyl Chloride». Organic Syntheses 4: 1. doi:10.15227/orgsyn.004.0001.
6. Herbst, R. M.; Shemin, D. (1939). «Acetylglycine». Organic Syntheses 19: 4. doi:10.15227/orgsyn.019.0004.
7. F. E. Ray and George Rieveschl, Jr (1948). «2-Acetylfluorene». Organic Syntheses 28: 3. doi:10.15227/orgsyn.028.0003.
8. Merritt, Jr., Charles; Braun, Charles E. (1950). «9-Acetylanthracene». Organic Syntheses 30: 1. doi:10.15227/orgsyn.030.0001.
9. Denoon, C. E. Jr.; Adkins, Homer; Rainey, James L. (1940), «Acetylacetone», Org. Synth. 20: 6, doi:10.15227/orgsyn.020.0006
10. Mantanis, George I. (2017). «Chemical modification of wood by acetylation or furfurylation: A review of the present scaled-up technologies». BioResources 12 (2): 4478-4489. doi:10.15376/biores.12.2.Mantanis.
11. Arpe, Hans-Jürgen (2007), Industrielle organische Chemie: Bedeutende vor- und Zwischenprodukte (6th έκδοση), Weinheim: Wiley-VCH, σελ. 200–1, ISBN 978-3-527-31540-6, https://books.google.com/books?id=36kHHvzx6M8C&dq=wacker+verfahren+essigs%C3%A4ureanhydrid&pg=PA200^{[νεκρός σύνδεσμος]}
12. Balser, Klaus; Hoppe, Lutz; Eicher, Theo; Wandel, Martin; Astheimer, Hans‐Joachim; Steinmeier, Hans; Allen, John M. (2004). «Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry». Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a05_419.pub2. ISBN 978-3527306732.
13. Manchand, Percy S. (2001). «Vinyl Acetate». Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. doi:10.1002/047084289X.rv008. ISBN 0471936235.