Уридинмонофосфат¶

Уридинмонофосфат (уридин-5′-монофосфат, уридинмонофосфат натрия, УМФ, E635) — нуклеотид, состоящий из уридинового остатка, связанного с фосфатной группой в положении 5′ углеродного скелета рибозы. В биохимии относится к монофосфатным нуклеотидам пиримидинового ряда. В пищевой промышленности используется как усилитель вкуса и аромата (добавка E635), часто в сочетании с динуклеотидами гуанозином и инозином.

¶Структура и свойства

Уридинмонофосфат состоит из трёх компонентов: урацила (пиримидиновое основание), β-D-рибозы и фосфатной группы, эфирно связанной с 5′-гидроксильной группой рибозы. Молекулярная формула — C9H13N2O9P, молярная масса около 324,2 г/моль. В физиологических условиях нуклеотид существует в виде аниона с зарядом −2 (при pH 7) и легко растворяется в воде.

В клетке УМФ выполняет две основные функции. Во-первых, он является предшественником уридинтрифосфата (УТФ), который используется в синтезе РНК и в качестве субстрата для гликозилирования. Во-вторых, УМФ участвует в метаболизме гликогена: в виде уридиндифосфатглюкозы (УДФ-глюкозы) он служит переносчиком глюкозного остатка при синтезе гликогена и гликопротеинов.

¶Биосинтез и метаболизм

В организме человека уридинмонофосфат образуется двумя путями. Де novo-синтез начинается с карбамоилфосфата и аспартата и приводит к оротату, который далее превращается в оротидинмонофосфат и, после декарбоксилирования, в УМФ. Альтернативный путь — сальваге-синтез — использует свободный урацил и уридин, поступающие с пищей и образующиеся при распаде нуклеиновых кислот. Оба пути сходятся на стадии уридинмонофосфата, который далее фосфорилируется киназами до УДФ и УТФ.

При распаде нуклеиновых кислот УМФ образуется в результате гидролиза РНК под действием рибонуклеаз и фосфодиэстераз. В пищеварительном тракте человека нуклеотиды пищи гидролизуются до свободных нуклеозидов и оснований, которые всасываются и включаются в пул нуклеотидов организма.

¶Получение в промышленности

Промышленный уридинмонофосфат получают ферментативным или химическим путём. Наиболее распространён метод ферментативного синтеза с использованием дрожжевых клеток или выделенных ферментов (рибонуклеаз, нуклеотидкиназ). Альтернативный подход — химический синтез из уридинового основания и фосфорилирующих агентов. Крупнейшими производителями нуклеотидных усилителей вкуса являются предприятия в Китае, Японии и Южной Корее.

¶Применение в пищевой промышленности

В пищевой промышленности натриевая соль уридинмонофосфата (E635) применяется как усилитель вкуса, усиливающий «мясной» и «умами» профиль продуктов. Согласно нормативным документам Российской Федерации, добавка E635 разрешена к применению в пищевой продукции в пределах установленных норм. Её используют в:

• мясных и рыбных полуфабрикатах;
• супах, бульонах и приправах;
• чипсах, снеках и сухих завтраках;
• соусах и кетчупах.

Действие нуклеотидов основано на синергизме с глутаматом натрия: при совместном использовании вкусовой эффект усиливается в несколько раз по сравнению с каждым компонентом в отдельности. По этой причине E635 часто включают в состав смесей усилителей вкуса (например, E627 + E631 + E635).

¶Физиологическое значение и безопасность

Уридинмонофосфат присутствует в пищевых продуктах естественным образом — в мясе, рыбе, молоке и грибах. При приёме внутрь нуклеотиды пищи гидролизуются в кишечнике, и уридин всасывается в системный кровоток. Уридин, в свою очередь, используется для синтеза УМФ в клетках печени и других тканей.

По данным Всемирной организации здравоохранения и национальных регуляторов, добавка E635 не обладает мутагенным, канцерогенным или тератогенным действием и не требует установления допустимого суточного потребления (ADI). Тем не менее ряд исследований указывает на возможную связь высокого потребления нуклеотидных усилителей с обострением подагры и мочекаменной болезни у предрасположенных лиц, поскольку уридин является пуриновым предшественником (хотя сам урацил относится к пиримидинам, метаболизм нуклеотидов в целом связан с обменом азотистых оснований).

¶Применение в медицине и биотехнологии

В медицинской практике уридинмонофосфат и его производные (уридин, УДФ-глюкоза) применяются в составе препаратов для лечения метаболических нарушений, повреждений печени и нейродегенеративных заболеваний. Уридин входит в состав ряда нутрицевтических добавок, применяемых для поддержки миелинизации нервных волокон.

В биотехнологии УМФ используется как компонент культурных сред для выращивания клеток и как субстрат в ферментативных реакциях, применяемых для синтеза нуклеозидтрифосфатов и модифицированных нуклеотидов.

¶История

Уридинмонофосфат был впервые выделен из дрожжевой РНК в начале XX века. В 1912 году Леонор Михаэлис описал ферментативное расщепление нуклеиновых кислот, что заложило основу понимания нуклеотидного обмена. В 1950-х годах, после расшифровки структуры нуклеиновых кислот, были установлены роли УМФ как предшественника РНК и переносчика глюкозы в гликогенезе. Пищевая промышленность начала использовать нуклеотидные усилители вкуса в 1960-х годах, после разработки японскими учёными методов их массового ферментативного синтеза.

¶Источники

• Ленинджер А. «Основы биохимии».
• Структура нуклеотидов и их роль в метаболизме // Биохимия.
• ГОСТ и ТР ТС по пищевым добавкам: E627, E631, E635.
• FAO/WHO JECFA monographs on food additives.