Het onderbromige zuur (HOBr, HBrO) is een anorganisch zuur dat wordt geproduceerd door de oxidatie van bromide-anion (Br-). De toevoeging van broom aan water geeft broomwaterstofzuur (HBr) en onderbromig zuur (HOBr) door een disproportioneringsreactie. Br2 + H2O = HOBr + HBr
Onderbromig zuur is een zeer zwak zuur, enigszins onstabiel, bestaande als een verdunde oplossing bij kamertemperatuur. Het wordt geproduceerd in warmbloedige gewervelde organismen (inclusief mensen), door de werking van het eosinofiele peroxidase-enzym.
De ontdekking dat hypobroomzuur de activiteit van collageen IV kan reguleren, heeft veel aandacht getrokken.
Structuur
2D
Hypobroom zuur
3D
Hypobroom zuur. Moleculair model met vaste bol
Hypobroom zuur. Moleculair model van staaf en bol
Fysische en chemische eigenschappen
- Uiterlijk gele vaste stoffen: gele vaste stoffen.
- Uiterlijk: gele vaste stoffen.
- Molecuulgewicht: 96,911 g / mol.
- Kookpunt: 20-25 ° C.
- Dichtheid: 2,470 g / cm3.
- Zuurgraad (pKa): 8,65.
- De chemische en fysische eigenschappen van onderbromig zuur zijn vergelijkbaar met die van andere hypohalogenen.
- Het wordt aangeboden als een verdunde oplossing bij kamertemperatuur.
- Hypobromiet vaste stoffen zijn geel van kleur en hebben een eigenaardige aromatische geur.
- Het is een sterk bactericide en waterdesinfectiemiddel.
- Het heeft een pKa van 8,65 en dissocieert gedeeltelijk in water bij pH 7.
Toepassingen
- Hypobroomzuur (HOBr) wordt gebruikt als bleekmiddel, oxidatiemiddel, deodorant en ontsmettingsmiddel, vanwege het vermogen om de cellen van veel pathogenen te doden.
- Het wordt door de textielindustrie gebruikt als bleek- en droogmiddel.
- Het wordt ook gebruikt in bubbelbaden en spa's als kiemdodend middel.
Biomoleculaire interacties
Broom is bij dieren alomtegenwoordig als ionisch bromide (Br-), maar tot voor kort was de essentiële functie ervan onbekend.
Recent onderzoek heeft aangetoond dat broom essentieel is voor basale membraanarchitectuur en weefselontwikkeling.
Het enzym peroxidain gebruikt rHOB om sulfilimine te verknopen, dat wordt verknoopt in de collageen IV-scaffolds van het basismembraan.
Hypobroom zuur wordt geproduceerd in warmbloedige gewervelde organismen door de werking van het enzym eosinofielperoxidase (EPO).
EPO genereert HOBr uit H2O2 en Br- in aanwezigheid van een plasmaconcentratie van Cl-.
Myeloperoxidase (MPO), uit monocyten en neutrofielen, genereert hypochloorzuur (HOCl) uit H2O2 en Cl-.
Myeloperoxidase bij honden. Moleculair model met massief lint
EPO en MPO spelen een belangrijke rol in de afweermechanismen van de gastheer tegen pathogenen, met respectievelijk HOBr en HOCl.
Neutrofielen tijdens fagocytose
Het MPO / H2O2 / Cl-systeem in aanwezigheid van Br- genereert ook HOBr door het gevormde HOCl te laten reageren met Br-. HOBr is meer dan een krachtig oxidatiemiddel, het is een krachtig elektrofiel.
De plasmaconcentratie van Br- is meer dan 1000 keer lager dan die van het chloride-anion (Cl-). Bijgevolg is de endogene productie van HOBr ook lager in vergelijking met HOCl.
HOBr is echter significant reactiever dan HOCl wanneer de oxideerbaarheid van de bestudeerde verbindingen niet relevant is, dus de reactiviteit van HOBr zou meer geassocieerd kunnen worden met zijn elektrofiele sterkte dan met zijn oxiderende kracht (Ximenes, Morgon & de Souza, 2015).
Hoewel het redoxpotentieel lager is dan dat van HOCl, reageert HOBr sneller met aminozuren dan HOCl.
De halogenering van tyrosinering door HOBr is 5000 keer sneller dan die van HOCl.
Tyrosine Draad moleculair model
HOBr reageert ook met nucleoside-nucleobasen en DNA.
DNA dubbele helix. Moleculair model met vaste bol
2′-deoxycytidine, adenine en guanine, genereren 5-broom-2′-deoxycytidine, 8-broomadenine en 8-broomguanine in EPO / H2O2 / Br- en MPO / H2O2 / Cl- / Br- systemen (Suzuki, Kitabatake en Koide, 2016).
McCall, et al. (2014) hebben aangetoond dat Br een cofactor is die nodig is voor de vorming van sulfilimine-crosslinks gekatalyseerd door het enzym peroxidasine, een posttranslationele modificatie die essentieel is voor de architectuur van collageen IV van basaalmembranen en weefselontwikkeling.
Collageen IV-molecuul (COL4A1). Moleculair model met massief lint
Basale membranen zijn gespecialiseerde extracellulaire matrices die belangrijke mediatoren zijn van signaaltransductie en mechanische ondersteuning van epitheelcellen.
Basaalmembraan, extracellulaire matrix, epitheel, endotheel en bindweefsel
Basale membranen bepalen de architectuur van epitheelweefsel en vergemakkelijken onder meer weefselherstel na verwonding.
Ingebed in het basaalmembraan is een met sulfilimine verknoopte collageen IV-scaffold, die de matrixfunctionaliteit geeft in de meercellige weefsels van alle dieren.
Collageen IV-steigers zorgen voor mechanische sterkte, dienen als een ligand voor integrinen en andere celoppervlakreceptoren en werken samen met groeifactoren om signaalgradiënten vast te stellen.
Sulfilimine (sulfimide) is een chemische verbinding die een dubbele binding van zwavel tot stikstof bevat. Sulfiliminebindingen stabiliseren collageen IV-strengen die in de extracellulaire matrix worden aangetroffen.
Deze bindingen verbinden covalent de methionine 93 (Met93) en hydroxylysine 211 (Hyl211) residuen van aangrenzende polypeptidestrengen om een grotere collageentrimeer te vormen.
Difenylsulfimide molecuul. Moleculair model van staaf en bol
Peroxidase vormt onderbroomzuur (HOBr) en onderchlorig zuur (HOCl) uit respectievelijk bromide en chloride, die de vorming van sulfilimine-verknopingen kunnen mediëren.
Het bromide, omgezet in onderbromig zuur, vormt een tussenproduct van het broomsulfoniumion (S-Br) dat deelneemt aan de vorming van de verknopingen.
McCall, et al. (2014) toonden aan dat Br-deficiëntie in de voeding dodelijk is bij de Drosophila-vlieg, terwijl Br-vervanging de levensvatbaarheid ervan herstelt.
Ze stelden ook vast dat broom een essentieel sporenelement is voor alle dieren vanwege zijn rol bij de vorming van sulfiliminebindingen en collageen IV, dat van vitaal belang is voor de vorming van basale membranen en de ontwikkeling van weefsels.
Referenties
- ChemIDplus, (2017). 3D-structuur van 13517-11-8 - Hypobroomzuur Opgehaald van nih.gov.
- ChemIDplus, (2017). 3D-structuur van 60-18-4 - Tyrosine Opgehaald van nih.gov.
- ChemIDplus, (2017). 3D-structuur van 7726-95-6 - Bromine.Opgehaald van nih.gov.
- ChemIDplus, (2017). 3D-structuur van 7732-18-5 - Water opgehaald van nih.gov.
- Emw, (2009). Eiwit COL4A1 VOB 1li1 Hersteld van wikipedia.org.
- Mills, B. (2009). Diphenylsulfimide-from-xtal-2002-3D-balls Hersteld van wikipedia.org.
- PubChem, (2016). Hypobroom zuur Opgehaald van nih.gov.
- Steane, R. (2014). Het DNA-molecuul - draaibaar in 3 dimensies. Hersteld van biotopics.co.uk
- Thormann, U. (2005). NeutrophilerAktion Hersteld van wikipedia.org.