Metilare
În chimie, metilarea reprezintă procesul chimic de adiție a unei grupe alchilice de tip metil la un substrat sau de substituție a unui atom sau grupe de atomi cu o grupă metil. Metilarea este un tip particular de alchilare, fiind cel mai simplu proces de acest tip.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/db/Iodomethane_rxn1.png/350px-Iodomethane_rxn1.png)
metilarea unui acid carboxilic sub formă de sare de potasiu • metilarea unui fenol
În context biochimic, procesele celulare de metilare sunt catalizate de către enzime și sunt implicate de obicei în modificarea metalelor grele, reglarea expresiei genice și a funcției proteice și în procesarea ARN-ului.
În biologie
Metanogeneză
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/29/Methanogenesis_cycle.png/200px-Methanogenesis_cycle.png)
Metanogeneza, procesul prin care se obține metanul, este rezultatul mai multor reacții de metilare. Metanogeneza depinde de prezența bacteriilor metanogene care își desfășoară activitatea în condiții strict anaerobe.[1] În medii anoxice, metanogeneza este ultima etapă în descompunerea biomasei.
O-metiltransferază
O mare varietate de fenoli suferă reacții de O-metilare prin care se obțin derivați ai anisolului. O-metilarea, catalizată de enzime precum cafeoil-CoA O-metiltransferază, este o reacție cheie în biosinteza lignolilor, precursori ai ligninei, o componentă structurală majoră a plantelor.
5-O-metilare
Plantele produc flavonoide și izoflavone prin metilări la gruparea hidroxil. Reacția de 5-O-metilare afectează solubilitatea flavonoidelor în apă. Exemple includ 5-O-metilgenisteina (C16H12O5), 5-O-metilmiricetina (C16H12O8) și 5-O-metilquercetina (C16H12O7), cunoscută și ca azaleatină.
Metilare epigenetică
Metilarea ADN
Metilarea citozinelor în poziția 5' a inelului pirimidinic este o modificare adesea dar nu exclusiv întâlnită în ADN-ul mamiferelor la nivelul secvențelor CpG.[2]
La mamifere, regiunile bogate în dinucleotide CpG sunt numite insule CpG; în genomul uman cel puțin 60% din regiunile promotoare ale genelor care codifică proteine sunt asociate cu o insulă CpG.[2] În funcție de densitatea grupărilor metil din regiunile promotoare situate la capătul 5' terminal sau în primul exon/intron al genei, metilarea ADN va dicta poziția și momentul când este inițiată expresia genelor.[2] Metilarea ADN oferă de asemenea informații asupra locului unde regiunile codante se regăsesc în gene.[2]
În celulele normale, insulele CpG sunt nemetilate, în timp ce dinucleotidele CpG sporadice regăsite în restul genomului sunt metilate.[2] În timpul procesului de îmbătrânire, are loc o inversare treptată a profilului de metilare, care conduce la metilarea insulelor CpG și la o pierdere globală a nivelului de metilare; această schimbare este foarte pronunțată și în decursul procesului de carcinogeneză.[2]
Metilarea ARN
Metilarea ARN are loc în diferite specii de ARN viz. ARNt, ARNr, ARNm, ARNtm, ARNsn, ARNsno, miARN și ARN viral. Sunt utilizate diferite strategii catalitice printr-o varietate de ARN-metiltransferaze. Se presupune că metilarea ARN a existat înainte de metilarea ADN în primele forme de viață de pe Pământ.[3]
N6-metiladenozina (m6A) este cea mai comună și abundentă modificare de acest tip în moleculele de ARN prezente la eucariote. De asemenea, 5-metilcitozina (5-mC) apare frecvent în diferite molecule de ARN. Datele recente sugerează că metilările m6A și 5-mC afectează reglarea diferitelor procese biologice, cum ar fi stabilitatea ARN și translația ARNm,[4] iar metilarea ARN anormală contribuie la etiologia bolilor umane.[5]
În chimie
Metilare electrofilă
Metilările sunt de obicei realizate folosind surse de metil electrofile, cum ar fi iodometan,[6] sulfat de dimetil,[7][8] carbonat de dimetil[9] sau clorură de tetrametilamoniu.[10] Agenți de metilare mai puțin obișnuiți, dar mai puternici și mai periculoși, includ triflatul de metil,[11] diazometanul[12] și fluorosulfonatul de metil. Toți acești agenți reacționează prin substituții nucleofile SN2. De exemplu, un carboxilat poate fi metilat la oxigen pentru a obține un ester metilic, un alcoxid poate fi metilat pentru a obține un eter, iar un enolat poate fi metilat la carbon pentru a obține o cetonă.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/db/Iodomethane_rxn1.png/350px-Iodomethane_rxn1.png)
Metilarea Purdie este o metodă specifică pentru metilarea la oxigen a carbohidraților folosind iodometan și oxid de argint.[13]
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/29/Purdie_methylation.png/350px-Purdie_methylation.png)
Metilare Eschweiler-Clarke
Metilarea Eschweiler-Clarke este o metodă de metilare a aminelor.[14] Prin această metodă se evită riscul de cuaternizare, întâlnită atunci când aminele sunt metilate cu halogenuri de metil. Se obțin amine secundare și terțiare.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d3/Eschweiler-Clarke_Reaction.svg/350px-Eschweiler-Clarke_Reaction.svg.png)
Diazometan și trimetilsilildiazometan
Diazometanul și analogul său mai sigur trimetilsilildiazometan metilează acizi carboxilici, fenoli și chiar alcooli:
- RCO2H + tmsCHN2 + CH3OH → RCO2CH3 + CH3Otms + N2
Această metodă oferă avantajul că produsele secundare sunt îndepărtate cu ușurință din amestec.[15]
Metilare nucleofilă
Metilarea implică uneori utilizarea agenților metilici nucleofili. Agenți de metilare puternic nucleofili includ metillitiu (CH3Li)[16] și reactivi Grignard, precum bromura de metilmagneziu (CH3MgBr).[17] De exemplu, CH3Li va adiționa grupări metil la gruparea carbonil (C=O) în cetone și aldehide:
Agenți de metilare mai blânzi includ tetrametilstaniul, dimetilzincul și trimetilaluminiul.[18]
Note
- ^ en R. K. Thauer (). „Biochemistry of Methanogenesis: a Tribute to Marjory Stephenson”. Microbiology. 144: 2377–2406.
- ^ a b c d e f Roxana Ola (). „Metilarea ADN și controlul genelor implicate în procesele maligne”. Facultatea de Biologie și Geologie. Cluj-Napoca: Universitatea Babeș-Bolyai. pp. 4–5. Arhivat din original la . Accesat în .
- ^ en Ajay K. Rana, Serge Ankri (). „Reviving the RNA World: An Insight into the Appearance of RNA Methyltransferases”. Frontiers in Genetics. 7: 99. doi:10.3389/fgene.2016.00099. PMC 4893491
. PMID 27375676.
- ^ en Junhong Choi; et al. (). „N6-methyladenosine in mRNA disrupts tRNA selection and translation-elongation dynamics”. Nature Structural & Molecular Biology. 23: 110–115. doi:10.1038/nsmb.3148. ISSN 1545-9993. PMC 4826618
. PMID 26751643. Mentenanță CS1: Utilizare explicită a lui et al. (link)
- ^ en „Methylation (MTHFR) Testing”. GX Sciences. Arhivat din original la . Accesat în .
- ^ en G. N. Vyas, N. M. Shah (). „Quninacetophenone monomethyl ether”. Organic Syntheses. 31: 90. doi:10.15227/orgsyn.031.0090.
- ^ en G. S. Hiers (). „Anisole”. Organic Syntheses. 9: 12. doi:10.15227/orgsyn.009.0012.
- ^ en Roland N. Icke, Ernst Redemann, Burnett B. Wisegarver, Gordon A. Alles (). „m-Methoxybenzaldehyde”. Organic Syntheses. 29: 63. doi:10.15227/orgsyn.029.0063. Mentenanță CS1: Nume multiple: lista autorilor (link)
- ^ en Pietro Tundo, Maurizio Selva, Andrea Bomben (). „Mono-C-methylathion of arylacetonitriles and methyl arylacetates by dimethyl carbonate: a general method for the synthesis of pure 2-arylpropionic acids. 2-Phenylpropionic acid”. Organic Syntheses. 76: 169. doi:10.15227/orgsyn.076.0169. Mentenanță CS1: Nume multiple: lista autorilor (link)
- ^ en Maraš Nenad, Slovenko Polanc, Marijan Kočevar (). „Microwave-assisted methylation of phenols with tetramethylammonium chloride in the presence of K2CO3 or Cs2CO3”. Tetrahedron. 64 (51): 11618–11624. doi:10.1016/j.tet.2008.10.024. Mentenanță CS1: Nume multiple: lista autorilor (link)
- ^ en Kevin W. C. Poon, Philip A. Albiniak, Gregory B. Dudley (). „Protection of alcohols using 2-benzyloxy-1-methylpyridinium trifluoromethanesulfanonate: Methyl (R)-(-)-3-benzyloxy-2-methyl propanoate”. Organic Syntheses. 84: 295. doi:10.15227/orgsyn.084.0295. Mentenanță CS1: Nume multiple: lista autorilor (link)
- ^ en M. Neeman, William S. Johnson (). „Cholestanyl methyl ether”. Organic Syntheses. 41: 9. doi:10.15227/orgsyn.041.0009.
- ^ en T. Purdie, J. C. Irvine (). „C. The alkylation of sugars”. Journal of the Chemical Society, Transactions. 83: 1021. doi:10.1039/CT9038301021.
- ^ en Roland N. Icke, Burnett B. Wisegarver, Gordon A. Alles (). „β-Phenylethyldimethylamine”. Organic Syntheses. 25: 89. doi:10.15227/orgsyn.025.0089. Mentenanță CS1: Nume multiple: lista autorilor (link)
- ^ en Takayuki Shioiri, Toyohiko Aoyama, Timothy Snowden (). „Trimethylsilyldiazomethane”. e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. doi:10.1002/047084289X.rt298.pub2. Mentenanță CS1: Nume multiple: lista autorilor (link)
- ^ en Sharon D. Lipsky, Stan S. Hall (). „Aromatic hydrocarbons from aromatic ketones and aldehydes: 1,1-Diphenylethane”. Organic Syntheses. 55: 7. doi:10.15227/orgsyn.055.0007.
- ^ en Oliver Grummitt, Ernest I. Becker (). „Trans-1-phenyl-1,3-butadiene”. Organic Syntheses. 30: 75. doi:10.15227/orgsyn.030.0075.
- ^ en Ei-ichi Negishi, Hajime Matsushita (). „Palladium-Catalyzed Synthesis of 1,4-Dienes by Allylation of Alkenyalane: α-Farnesene”. Organic Syntheses. 62: 31. doi:10.15227/orgsyn.062.0031.