5-氨基乙酰丙酸
[CAS# 106-60-5]

基本信息

• 产品分类: 有机原料 >> 羧酸类化合物及衍生物
• 英文名: 5-Aminolevulinic acid
• 别名: 5-Amino-4-oxovaleric acid
• 产品名称: 5-氨基乙酰丙酸; 5-氨基酮戊酸
• 蛋白质序列: v
• 分子式: C₅H₉NO₃
• 分子量: 131.13
• CAS 登录号: 106-60-5
• EC 号码: 203-414-1
• 分子行输入简码SMILES: C(CC(=O)O)C(=O)CN

物理化学性质

• 密度: 1.2±0.1 g/cm³ 计算值^*
• 沸点: 298.4±20.0 ºC 760 mmHg (计算值)^*
• 闪点: 134.3±21.8 ºC (计算值)^*
• 折射率: 1.482 (计算值)^*

^* 使用计算软件 Advanced Chemistry Development (ACD/Labs).

安全数据

• 危险品标志: GHS07 Warning
• 危害标签: H315-H319-H335
• 防护标签: P261-P264-P264+P265-P271-P280-P302+P352-P304+P340-P305+P351+P338-P319-P321-P332+P317-P337+P317-P362+P364-P403+P233-P405-P501

发现和应用

5-氨基乙酰丙酸 (5-ALA) 是一种天然存在的 δ-氨基酸，在血红素、叶绿素和其他四吡咯化合物的生物合成中起着关键作用。其结构由一个氨基和一个酮基组成，位于一个五碳骨架上。在生物体中，5-ALA 的合成途径有两种：动物和真菌中的 Shemin 途径；植物、藻类和许多细菌中的 C5 途径。在后者中，谷氨酸是其前体，经谷氨酰-tRNA 还原酶和谷氨酸-1-半醛氨基转移酶转化形成 5-ALA。

5-ALA 的发现可以追溯到 20 世纪初卟啉代谢研究中。20 世纪中期，通过追踪血红素和叶绿素合成的生化研究，证实了它作为四吡咯的通用前体的作用。通过用同位素标记前体分子，研究人员证明 5-ALA 被整合到血红素和叶绿素的卟啉环系统中，并将其与呼吸作用和光合作用等关键过程联系起来。

在医学领域，5-ALA 被广泛用作光动力诊断 (PDD) 和光动力治疗 (PDT) 的前体药物。肿瘤细胞优先积累 5-ALA 衍生的原卟啉 IX (PpIX)，这是一种光敏剂。在特定波长的光照射下，PpIX 会产生活性氧，选择性地破坏肿瘤细胞。这种方法在治疗神经胶质瘤、膀胱癌和皮肤病变方面尤其有效。5-ALA 通常在光照前口服或外用，荧光成像技术使临床医生能够高精度地观察肿瘤边缘。美国食品药品监督管理局 (FDA) 已批准 5-ALA（商品名 Gleolan?）用于高级别神经胶质瘤的荧光引导手术。

除肿瘤学外，5-ALA 还用于皮肤病学，治疗光化性角化病和寻常痤疮。由于其参与线粒体功能和能量代谢，它在心血管和代谢研究中也具有潜力。在农业领域，5-ALA 已被研究作为一种可生物降解的植物生长调节剂，在非最佳条件下提高光合效率、抗逆性和作物产量。与许多合成农用化学品不同，5-ALA 对环境友好，可自然降解，且无持久残留。

利用大肠杆菌和谷氨酸棒状杆菌等转基因微生物进行 5-ALA 的生物合成生产，实现了可持续且经济高效的生产。发酵技术和代谢途径的优化提高了产量，使 5-ALA 在医疗和农业应用中具有商业可行性。一些研究集中于过表达关键酶或删除反馈抑制途径以优化生产力。

虽然 5-ALA 通常被认为是安全的，但高浓度可能会在暴露的组织中引起光毒性，尤其是在光动力治疗 (PDT) 应用中。临床方案会规范剂量和光照，以最大程度地减少此类不良反应。欧洲、北美和亚洲的监管机构已批准基于 5-ALA 的产品用于临床和商业用途。

正在进行的研究正在探索 5-ALA 在成像、基因治疗和纳米医学领域的新应用。将 5-ALA 与纳米颗粒偶联或将其与免疫疗法相结合可以增强选择性和治疗效果。在植物科学领域，研究重点已转向理解 5-ALA 如何在分子水平上调节光合作用及其与其他生物刺激物的协同作用。

总而言之，5-ALA 是一种用途广泛、功能多样的化合物，连接了基础生物化学和应用科学。它的发现不仅加深了我们对卟啉生物合成的理解，也为有针对性的临床干预和环境可持续的农业实践铺平了道路。

参考文献

Sasaki K, Watanabe M, Tanaka T (2002) Biosynthesis, biotechnological production and applications of 5-aminolevulinic acid. Applied Microbiology and Biotechnology 58 1 23-29 DOI: 10.1007/s00253-001-0858-7


Ishizuka M, Abe F, Sano Y, Takahashi K, Inoue K, Nakajima M, Ogura SI, Tanaka T (2011) Novel development of 5?aminolevulinic acid (ALA) in cancer diagnoses and therapy. International Immunopharmacology 11 3 358-365 DOI: 10.1016/j.intimp.2010.11.029


Tetard MC, Vermandel M, Leroy HA, Leroux B, Maurage CA, Reyns N (2016) Interstitial 5?ALA photodynamic therapy and glioblastoma: preclinical model development and preliminary results. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy 13 218-224 DOI: 10.1016/j.pdpdt.2015.07.169