Пирролизин (англ. Pyrrolysine) — α-аминокислота, кодируемая в геноме метаногенных архей Methanosarcina barkeri.
Классифицируем данную аминокислоту. Пирролизин — гетероциклическая (по функциональной группе), полярная незаряженная (по заряду радикала) аминокислота. Пирролизин был 22-й открытой генетически кодируемой аминокислотой, и, таким образом, не входит в число 20 основных аминокислот.
Далее представлены модели, отражающие строение молекулы аминокислоты:
Рисунок 1: структурная формула молекулы пирролизина
Модель 1: молекула пирролизина
Помимо названия "пирролизин" (тривиальная номенклатура), возможны также следующие: "(2S)-2-амино-6-[[(2R,3R)-3-метил-3,4-дигидро-2H-пиррол-2-карбонил]амино]гексановая кислота" (заместительная номенклатура, принятая ИЮПАК), "N6-(4-метил-δ-1-пирролин-5-карбоксил)-лизин" (построено по правилам заместительной номенклатуры из тривиального названия аминокислоты "лизин").
Пирролизин обозначают трехбуквенным кодом Pyl и однобуквенным O.
Брутто-формула пирролизина — C12H21N3O3; таким образом, молярная масса аминокислоты равна 255.31 г/моль.
Структурная формула пирролизина была представлена выше; опишем строение молекулы аминокислоты. Боковой радикал пирролизина состоит из остатка радикала аминокислоты лизина (—CH2—CH2—CH2—CH2—NH2), к которому последовательно присоединены карбонильная группа и остаток 1-пирролина.
Молекула пирролизина содержит 3 хиральных атома углерода: CA, CA2, CG2 (в остатках пирролизина, входящих в состав белков, их заместители имеют конфигурацию S, R и R соответственно); следовательно, у аминокислоты существует 7 стереоизомеров.
Опишем ионы, существующие в водном растворе пирролизина при различных pH. При pH = 0 ион имеет заряд +2; при повышении pH три атома (OXT, N2 и N) последовательно депротонируются (соответствующие pKa указаны в таблице ниже), таким образом, возможны 4 различных иона.
Показателем, характеризующим протонирование, считают набор pKa — чисел, противоположных десятичным логарифмам констант кислотности для различных групп, входящих в состав молекулы. Поскольку эти показатели не были найдены, для их расчёта были использованы данные сервисов [1] и [2]. Полученные результаты представлены в таблице 1:
| Показатель | (Де)протонируемый атом | Значение по данным [1] | Значение по данным [2] |
| pK1 | OXT | 4.0 | 1.9 |
| pK2 | N | 9.4 | 9.5 |
| pKR | N2 | 6.4 | 4.7 |
Проанализируем полученные результаты. Для pK1 и pK2 данные источников существенно различаются, при этом, например, значение pK1 = 4.0 (согласно [1]) сильно отличается от значений для стандартных аминокислот (1.8 – 2.6 [3]), тогда как pK1 = 1.9 (согласно [2]) лежит в данном диапазоне. Будем в дальнейшем использовать только показатели [2]: на их основе построены модели, изображающие преобладающую форму пирролизина в различных диапазонах pH.
Рисунок 2: структурная формула протонированных форм пирролизина
|
Модель 2: протонирование пирролизина
Далее представлена модель, изображающая остаток аминокислоты в составе белка (таким образом, пирролизин участвует в пептидной связи):
Модель 3: остаток пирролизина в составе белка