티민
1. 개요
티민은 유라실의 5번 탄소의 메틸화에 의해 유도되는 물질로, DNA를 구성하는 염기 중 하나이다. DNA에서 아데닌과 수소 결합을 통해 염기쌍을 형성하여 핵산 구조를 안정화시킨다. 티민은 디옥시리보스와 결합하여 뉴클레오사이드인 디옥시티미딘을 생성하며, 이는 인산화되어 dTMP, dTDP, dTTP를 형성할 수 있다. 자외선에 의해 두 개의 티민 또는 사이토신이 결합하여 피리미딘 이합체를 형성하여 DNA 기능을 저해하는 돌연변이를 유발할 수 있으며, 암 치료에서 5-플루오로유라실의 작용 표적이 되기도 한다. 티민 불균형은 돌연변이를 증가시키며, 우주 공간과 유사한 조건에서 DNA와 RNA의 유기 화합물이 형성될 수 있다는 연구 결과가 있다. 실험실에서는 다양한 방법으로 합성되며, 사후에는 히단토인으로 산화된다.
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| IUPHAR 리간드 | 4581 |
|---|---|
| CAS 등록번호 | 65-71-4 |
| ChEBI | 17821 |
| ChEMBL | 993 |
| UNII | QR26YLT7LT |
| PubChem | 1135 |
| ChemSpider ID | 1103 |
| SMILES | O=C1NC(=O)NC=C1C |
| 표준 InChI | 1S/C5H6N2O2/c1-3-2-6-5(9)7-4(3)8/h2H,1H3,(H2,6,7,8,9) |
| 표준 InChIKey | RWQNBRDOKXIBIV-UHFFFAOYSA-N |
| MeSH 이름 | 티민 |
| 분자식 | C5H6N2O2 |
|---|---|
| 겉모습 | 해당사항 없음 |
| 밀도 | 1.223 g cm−3 (계산됨) |
| 녹는점 | 316 ~ 317 ℃ |
| 끓는점 | 335 ℃ (분해) |
| 용해도 | 3.82 g/L |
| pKa | 9.7 |
| IUPAC 명칭 | 5-메틸피리미딘-2,4(1H,3H)-디온 |
|---|---|
| 기타 명칭 | 5-메틸유라실 |
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피리미딘다이온 -
지도부딘
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피리미딘다이온 -
유리딘 이인산
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피리미딘 -
이마티닙
이마티닙은 Bcr-Abl 티로신 키나아제를 포함한 여러 티로신 키나아제의 활성을 선택적으로 억제하는 표적 항암제로, 만성 골수성 백혈병과 위장관기질종양 치료에 주로 사용되며, FDA 승인 후 CML 환자의 생존율을 크게 향상시켰고, 사회경제적 논란에도 불구하고 암 치료에 획기적인 발전을 가져온 약물로 평가받는다. -
피리미딘 -
티아민
티아민은 비타민 B군에 속하는 수용성 비타민 B<sub>1</sub>으로, 탄수화물 대사에 중요한 역할을 하며 티아민 결핍은 각기병, 베르니케-코르사코프 증후군과 같은 질병을 유발할 수 있다. -
핵염기 -
아데닌
아데닌은 DNA의 티민, RNA의 유라실과 상보적으로 결합하는 퓨린 염기로, 아데노신 삼인산 형태로 에너지 대사에 중요한 역할을 하며 공업적으로 생산되는 생명의 기원 연구 물질이다. -
핵염기 -
구아닌
구아닌은 DNA와 RNA에 존재하는 퓨린 염기 중 하나로, 사이토신과 수소 결합을 형성하며 유전 정보 저장에 기여하고, 다양한 합성 경로와 생성을 거쳐 화장품, 우주 공간 연구 등 다양한 분야에서 활용된다.
2. 유도체
티민은 5-메틸유라실이라는 이름으로도 불리며, 유라실의 5번 탄소에 메틸기(-CH3)가 붙은 유도체이다. RNA에서는 대부분 티민 대신 유라실이 사용된다. DNA에서는 티민(T)이 아데닌(A)과 두 개의 수소 결합을 형성하여 염기쌍을 이루며, 이는 핵산 구조를 안정화시킨다.
티민은 디옥시리보스와 결합하여 뉴클레오사이드의 일종인 디옥시티미딘(티미딘)을 생성한다. 디옥시티미딘은 인산화를 통해 디옥시티미딘 일인산(dTMP), 디옥시티미딘 이인산(dTDP), 디옥시티미딘 삼인산(dTTP)으로 전환될 수 있다.
DNA에서 흔히 발생하는 돌연변이 중 하나는 자외선에 노출되었을 때 인접한 두 개의 티민 또는 사이토신이 피리미딘 이합체를 형성하는 것이다. 이는 DNA에 비틀림을 유발하여 정상적인 기능을 방해한다.
티민은 암 치료에 사용되는 5-플루오로유라실(5-FU)의 표적이 될 수 있다. 5-FU는 DNA 합성 과정에서 티민, RNA 합성 과정에서 유라실의 대사 유사체로 작용한다. 이러한 유사체의 치환은 활발하게 분열하는 세포의 DNA 복제를 억제한다.
생물체가 사망하면 티민은 시간이 지남에 따라 히단토인으로 산화되는 경향이 있다.
3. 티민 불균형으로 인한 돌연변이
RNA에서 대부분의 경우 티민은 유라실로 대체된다. DNA에서 티민(T)은 두 개의 수소 결합을 통해 아데닌(A)과 염기쌍을 형성해서 핵산의 구조를 안정화시킨다.
DNA의 일반적인 돌연변이 중 하나는 자외선 존재 하에 두 개의 인접한 티민 또는 사이토신이 피리미딘 이합체를 형성하여 DNA의 정상적인 기능을 저해하는 비틀림을 유발할 수 있다.
대장균 파지 T4 성장 동안 티민 불균형, 즉 티민 부족이나 과잉은 돌연변이 증가를 유발한다. 티민 부족으로 인한 돌연변이는 DNA의 AT 염기쌍 부위에서만 발생하는 것으로 보이며, AT에서 GC로의 전이 돌연변이가 자주 발생한다. 세균인 대장균에서도 티민 부족이 돌연변이를 유발하고 AT에서 GC로의 전이를 유발하는 것으로 나타났다.
4. 이론적 측면
2015년 3월, NASA 과학자들은 운석에서 발견된 피리미딘과 같은 시작 화학물질을 사용하여 우주 공간과 비슷한 조건의 실험실에서 유라실, 사이토신, 티민을 포함한 DNA와 RNA의 복잡한 유기 화합물이 추가로 형성되었다고 보고했다. 과학자들에 따르면, 우주에서 발견되는 탄소가 가장 풍부한 화학물질인 다환 방향족 탄화수소처럼 피리미딘은 적색거성 또는 우주 먼지와 성간운에서 형성되었을 가능성이 있다. 티민은 운석에서 발견되지 않았는데, 이는 DNA의 최초 가닥이 티민을 얻기 위해 다른 곳을 찾아야 했다는 것을 암시한다. 티민은 일부 운석의 모체 내에서 형성되었을 가능성이 있지만, 과산화 수소와의 산화 반응으로 인해 운석 내에서 지속적으로 존재하지 못했을 수도 있다.
5. 합성
티민은 천연물에서 얻은 해당 뉴클레오사이드의 가수분해를 통해 처음으로 제조되었다. 1900년대 초반부터 직접적인 화학적 합성에 대한 관심이 시작되었다. 에밀 피셔는 요소에서 시작하는 방법을 발표했지만, 더 실용적인 합성은 에틸 포르밀 프로피오네이트와 축합 반응을 통해 메틸이소티오요소를 사용하고, 피리미딘 중간체의 가수분해를 따랐다.
위에서 제시된 반응에서 요소가 직접 사용될 수 있도록 최적화된 조건을 포함하여 다른 많은 제조 방법이 개발되었으며, 바람직하게는 메틸 포르밀 프로피오네이트와 함께 사용된다.
5.1. 실험실 합성
티민은 천연물에서 얻은 해당 뉴클레오사이드의 가수분해를 통해 처음으로 제조되었다. 1900년대 초반부터 직접적인 화학적 합성에 대한 관심이 시작되었다. 에밀 피셔는 요소에서 시작하는 방법을 발표했지만, 더 실용적인 합성은 에틸 포르밀 프로피오네이트와 축합 반응을 통해 메틸이소티오요소를 사용하고, 피리미딘 중간체의 가수분해를 따랐다.
위에서 제시된 반응에서 요소가 직접 사용될 수 있도록 최적화된 조건을 포함하여 다른 많은 제조 방법이 개발되었으며, 바람직하게는 메틸 포르밀 프로피오네이트와 함께 사용된다.
6. 일반적인 DNA 돌연변이
티민의 또 다른 이름인 5-메틸유라실이 시사하듯이, 티민은 유라실의 5번 탄소의 메틸화에 의해 유도될 수 있다. RNA에서 대부분의 경우 티민은 유라실로 대체된다. DNA의 일반적인 돌연변이 중 하나는 자외선의 존재 하에 두 개의 인접한 티민 또는 사이토신이 피리미딘 이합체를 형성하여 DNA의 정상적인 기능을 저해하는 비틀림을 유발할 수 있다.
7. 암 치료에서의 역할
티민은 암 치료에서 5-플루오로유라실(5-FU)의 작용 표적이 될 수 있다. 5-플루오로유라실은 DNA 합성에서 티민이나 RNA 합성에서 유라실의 대사 유사체가 될 수 있다. 이러한 유사체로의 치환은 활발하게 분열하는 세포에서 DNA 합성을 억제한다.
8. 사후 변화
티민의 또 다른 이름인 5-메틸유라실이 시사하듯이, 티민은 유라실의 5번 탄소를 메틸화하여 유도할 수 있다. 티민은 생물이 죽은 뒤 시간이 지남에 따라 히단토인으로 산화되는 경우가 많다.