Новости химической науки > Кристаллическая структура рибозы

Хотя D-рибоза и представляет собой небольшую молекулу, эта молекула – одна из самых важных практически для всех форм жизни на Земле – рибоза является строительным блоком рибонуклеиновых кислот, без которых невозможны процессы белкового синтеза.

В 2009 году Нобелевская премия по химии была вручена за существенный вклад в изучение «белковых заводов» – рибосом, состоящих из р-РНК, строительным блоком которых также является рибоза. На фоне всего этого кажется удивительным, что до настоящего времени в составе без данных, содержащих информацию о более чем половине миллиона расшифрованных кристаллических структур, кристаллическая структура рибозы не была включена.

Лучше поздно, чем никогда – кристаллическая структура D-рибозы в твердом состоянии расшифрована (Рисунок из The Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 39, No. 26, 4503)

Международная группа исследователей из Германии и Швейцарии наконец смогли получить ответ на давно поставленный вопрос – они расшифровали кристаллическую структуру рибозы.

Рибоза относится к углеводам-пентозам. Ее углеродный скелет состоит из пяти атомов углерода, с четырьмя из которых связаны гидроксильные группы, пятый атом углерода входит в состав альдегидной группы. В большинстве современных учебников и справочников формулу рибозы приводят в виде β-фуранозы, в которой четыре атома углерода и атом кислорода образуют пятичленный цикл. Тем не менее, почти четыре десятка лет известно, что в растворе рибоза существует в виде смеси четырех различных форм – α- и β-фуранозы и α- и β-пиранозы (доминирует β-пираноза). Пиранозы – формы углеводов, в которых реализуется шестичленный гетероцикл, образованный пятью атомами углерода и одним атомом кислорода. Префикс α- или β- указывают на конфигурацию гликозидной гидроксильной группы OH, образующейся при внутримолекулярной ацетализации альдозы или кетозы.

Какую же форму рибоза принимает в кристаллическом состоянии? В то время, как строение других важнейших сахаров было известно уже давно, рибоза не торопилась раскрывать свои секреты – это соединение крайне неохотно кристаллизуется. Несмотря на эти трудности и неоднократные неудачные попытки в исследовательской группе Роланда Боезе (Roland Boese) смогли расшифровать структуру этого хорошо известного соединения. Компьютерная обработка сначала позволила получить значимые результаты путем расшифровки результатов рентгеноструктурного анализа порошкообразных образцов.

Исследователям также удалось получить монокристаллы рибозы методом зонной плавки-перекристаллизации. В ходе анализа таким способом разогревается только небольшой участок образца, при этом зона плавки постоянно перемещается. Затем охлажденный расплав остывает и затвердевает, образуя однородную кристаллическую структуру и формируя монокристалл, который может быть исследован с помощью рентгеноструктурного анализа. Дополнительную информацию о рибозе получали с помощью метода ЯМР твердого тела.

Совокупность использованных аналитических методов позволила исследователям сделать однозначный вывод о том, что молекулы D-рибозы кристаллизуются в виде шестичленной циклической пиранозной формы, в которой соотношение α- и β-форм определяется особенностями кристаллизации.

Источник: The Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 39, No. 26, 4503; DOI: 10.1002/anie.201001266

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #органическая химия, #химия полимеров