Введение

Химическое соединение ДНК, витамин B, название которого звучит и выглядит похоже на тимин ('/θ//aɪ//m//ᵻ//n/) (символ T или Thy) – одна из четырех нуклеотидных оснований в нуклеиновой кислоте ДНК, обозначаемых буквами G–C–A–T. Другие – аденин, гуанин и цитозин. Тимин также известен как 5-метилурацил, пиримидиновое нуклеотидное основание. В РНК тимин замещается нуклеотидным основанием урацилом. Тимин был впервые выделен в 1893 году Альбрехтом Косселем и Альбертом Нойманом из тимусных желез телят, отсюда и его название.

Вывод

Как предполагает его альтернативное название (5-метилурацил), тимин может образовываться путем метилирования урацила в 5-м положении. В РНК тимин в большинстве случаев замещается урацилом. В ДНК тимин (T) связывается с аденином (A) посредством двух водородных связей, тем самым стабилизируя структуру нуклеиновых кислот. Тимин, соединенный с дезоксирибозой, образует нуклеозид дезокситимидин, который является синонимом термина тимидин. Тимидин может быть фосфорилирован до трех фосфатных групп, образуя dTMP (дезокситимидинмонофосфат), dTDP или dTTP (для ди- и трифосфатов соответственно). Одной из распространенных мутаций ДНК является наличие двух соседних тиминов или цитозинов, которые, под воздействием ультрафиолетового света, могут образовывать тиминные димеры, вызывая искажения в молекуле ДНК, препятствующие ее нормальному функционированию. Тимин также может быть мишенью для 5-фторурацила (5-FU) при лечении рака. 5-FU может выступать в качестве метаболического аналога тимина (в процессе синтеза ДНК) или урацила (в процессе синтеза РНК). Включение этого аналога ингибирует синтез ДНК в активно делящихся клетках. Тиминовые основания часто окисляются до гидантоинов со временем после гибели организма.

Дисбаланс тимина вызывает мутацию

Во время роста бактериофага T4 дисбаланс доступности тимина, будь то дефицит или избыток, приводит к увеличению частоты мутаций. Мутации, вызванные дефицитом тимина, возникают, по-видимому, только в участках АТ-пар оснований в ДНК и часто представляют собой переходы АТ в ГК. У бактерии Escherichia coli также было обнаружено, что дефицит тимина обладает мутагенным действием и вызывает переходы АТ в ГК.

Теоретические аспекты

В марте 2015 года ученые НАСА сообщили о том, что впервые в лабораторных условиях, имитирующих космическое пространство, были синтезированы сложные органические соединения ДНК и РНК, включая урацил, цитозин и тимин, из исходных химических веществ, таких как пиримидин, обнаруженного в метеоритах. По мнению ученых, пиримидин, подобно полициклическим ароматическим углеводородам (ПАУ) – другому углеродосодержащему соединению, мог образоваться в красных гигантах или в межзвездных облаках пыли и газа. Тот факт, что тимин не был найден в метеоритах, позволяет предположить, что первые цепи ДНК должны были искать этот строительный блок в другом месте. Вероятно, тимин образовался внутри некоторых родительских тел метеоритов, но мог не сохраниться в них из-за реакции окисления с перекисью водорода.

Лабораторный синтез

Тимин впервые был получен путем гидролиза соответствующего нуклеозида, выделенного из природных источников. Интерес к его непосредственному химическому синтезу возник в начале 1900-х годов: Эмиль Фишер опубликовал метод, отправной точкой которого была мочевина, однако более практичным оказался синтез с использованием метилизотиомочевины в реакции конденсации с этилформилпропионатом, с последующим гидролизом пиримидинового промежуточного соединения.

Было разработано множество других способов получения тимина, включая оптимизированные условия, позволяющие использовать мочевину непосредственно в описанной выше реакции, предпочтительно с метилформилпропионатом.