stringtranslate.com

Аспарагин

Аспарагин (символ Asn или N [2] ) — это α - аминокислота , которая используется в биосинтезе белков . Она содержит α-аминогруппу (которая находится в протонированном −NH+
3форма в биологических условиях), группа α-карбоновой кислоты (которая находится в депротонированной форме −COO − в биологических условиях), и карбоксамид боковой цепи , классифицируя его как полярную (при физиологическом pH), алифатическую аминокислоту. Он не является незаменимым для человека, то есть организм может синтезировать его. Он кодируется кодонами AAU и AAC.

Однобуквенный символ N для аспарагина был назначен произвольно, [3] с предложенным мнемоническим обозначением asparagi N e; [4]

История

Аспарагин был впервые выделен в 1806 году в кристаллической форме французскими химиками Луи Николя Вокленом и Пьером Жаном Робике (тогда молодым ассистентом). Он был выделен из сока спаржи , [5] [6] в котором он в изобилии, отсюда и выбранное название. Это была первая аминокислота, которая была выделена. [7]

Три года спустя, в 1809 году, Пьер Жан Робике выделил вещество из корня солодки со свойствами, которые он охарактеризовал как очень похожие на свойства аспарагина, [8] и которое Плиссон идентифицировал в 1828 году как сам аспарагин. [9] [10]

Определение структуры аспарагина потребовало десятилетий исследований. Эмпирическая формула аспарагина была впервые определена в 1833 году французскими химиками Антуаном Франсуа Бутроном Шарларом и Теофилем-Жюлем Пелузом ; в том же году немецкий химик Юстус Либих предоставил более точную формулу. [11] [12] В 1846 году итальянский химик Раффаэле Пириа обработал аспарагин азотистой кислотой , которая удалила аминные группы молекулы (–NH 2 ) и превратила аспарагин в яблочную кислоту . [13] Это раскрыло фундаментальную структуру молекулы: цепочку из четырех атомов углерода. Пириа считал, что аспарагин является диамидом яблочной кислоты; [14] однако в 1862 году немецкий химик Герман Кольбе показал, что это предположение было ошибочным; Вместо этого Кольбе пришел к выводу, что аспарагин является амидом амина янтарной кислоты . [15] В 1886 году итальянский химик Арнальдо Пьютти (1857–1928) открыл зеркальное отражение или « энантиомер » природной формы аспарагина, который разделял многие свойства аспарагина, но также отличался от него. [16] Поскольку структура аспарагина была еще не полностью известна — расположение аминогруппы в молекуле все еще не было установлено [17] — Пьютти синтезировал аспарагин и, таким образом, опубликовал его истинную структуру в 1888 году. [18]

Структурная функция белков

Поскольку боковая цепь аспарагина может образовывать водородные связи с пептидным остовом, остатки аспарагина часто встречаются вблизи начала альфа-спиралей в виде поворотов asx и мотивов asx , а также в подобных мотивах поворотов или в виде амидных колец в бета-слоях . Его роль можно рассматривать как «закрытие» водородных связей, которые в противном случае удовлетворялись бы полипептидным остовом.

Аспарагин также обеспечивает ключевые сайты для N-связанного гликозилирования , модификации белковой цепи с добавлением углеводных цепей. Как правило, углеводное дерево может быть добавлено только к остатку аспарагина, если последний фланкирован на стороне C X- серином или X- треонином , где X - любая аминокислота, за исключением пролина . [19]

Аспарагин может быть гидроксилирован в факторе транскрипции, индуцируемом гипоксией HIF1 . Эта модификация ингибирует активацию гена, опосредованную HIF1. [20]

Источники

Пищевые источники

Аспарагин не является незаменимым веществом для человека, то есть он может синтезироваться из промежуточных продуктов центральных метаболических путей и не требуется в рационе.

Аспарагин содержится в:

Биосинтез и катаболизм

Предшественником аспарагина является оксалоацетат , который фермент трансаминаза преобразует в аспартат . Фермент переносит аминогруппу с глутамата на оксалоацетат, образуя α-кетоглутарат и аспартат. Фермент аспарагинсинтетаза производит аспарагин, AMP , глутамат и пирофосфат из аспартата, глутамина и АТФ . Аспарагинсинтетаза использует АТФ для активации аспартата, образуя β-аспартил-AMP. Глутамин отдает аммонийную группу, которая реагирует с β-аспартил-AMP, образуя аспарагин и свободный AMP. [21]

Биосинтез аспарагина из оксалоацетата

В реакции, обратной его биосинтезу, аспарагин гидролизуется до аспартата аспарагиназой . Затем аспартат подвергается трансаминированию с образованием глутамата и оксалоацетата из альфа-кетоглутарата. Оксалоацетат, который входит в цикл лимонной кислоты (цикл Кребса). [21]

Споры вокруг акриламида

Нагревание смеси аспарагина и восстанавливающих сахаров или других источников карбонилов приводит к образованию акриламида в пище. Эти продукты содержатся в выпечке, такой как картофель фри, картофельные чипсы и поджаренный хлеб. Акриламид преобразуется в печени в глицидамид , который является возможным канцерогеном. [22]

Функция

Аспарагинсинтетаза необходима для нормального развития мозга. [23] Аспарагин также участвует в синтезе белка во время репликации поксвирусов . [24]

Добавление N -ацетилглюкозамина к аспарагину осуществляется ферментами олигосахарилтрансферазами в эндоплазматическом ретикулуме . [25] Это гликозилирование участвует в структуре белка [26] и его функции. [27]

Ссылки

  1. ^ Haynes WM, ред. (2016). CRC Handbook of Chemistry and Physics (97-е изд.). CRC Press . стр. 5–89. ISBN 978-1498754286.
  2. ^ "Номенклатура и символика аминокислот и пептидов". Совместная комиссия по биохимической номенклатуре ИЮПАК-МСБ. 1983. Архивировано из оригинала 9 октября 2008 г. Получено 5 марта 2018 г.
  3. ^ "IUPAC-IUB Commission on Biochemical Nomenclature A One-Letter Notation for Amino Acid Sequences". Журнал биологической химии . 243 (13): 3557–3559. 10 июля 1968 г. doi : 10.1016/S0021-9258(19)34176-6 .
  4. ^ Адога, Годвин I; Николсон, Б. Х. (январь 1988 г.). «Письма редактору». Биохимическое образование . 16 (1): 49. doi :10.1016/0307-4412(88)90026-X.
  5. ^ Воклен Л.Н., Робике П.Ж. (1806). «La découverte d'un nouveau principe dans le suc des asperges». Annales de Chimie (на французском языке). 57 : 88–93. hdl : 2027/nyp.33433062722578.
  6. ^ Plimmer RH (1912) [1908]. Plimmer RH, Hopkins FG (ред.). Химический состав белков. Монографии по биохимии. Том. Часть I. Анализ (2-е изд.). Лондон: Longmans, Green and Co., стр. 112. Получено 18 января 2010 г.
  7. ^ Anfinsen CB, Edsall JT, Richards FM (1972). Достижения в области белковой химии. Нью-Йорк: Academic Press. С. 99, 103. ISBN 978-0-12-034226-6.
  8. ^ Робике П.Ж. (1809). «Анализ корня солодки». Annales de Chimie et de Physique (на французском языке). 72 (1): 143–159.
  9. ^ Плиссон А (1828). «De l'indentité de l'asparagine avec l'agédoïte» [О идентичности аспарагина и агедоита]. Journal de Pharmacie et des Sciences Accessoires (на французском языке). 14 (4): 177–182.
  10. ^ Felter HW, Lloyd JU (1898). "Glycyrrhiza (USP) — Glycyrrhiza". King's American Dispensatory . Домашняя страница Henriette's Herbal.
  11. ^ Бутрон-Шарлар; Пелуз (1833 г.). «Ueber das Asparamid (Asparagin des Herrn Robiquet) und die Asparamidsäure» [Об аспарамиде (аспарагине г-на Робике) и аспарагиновой кислоте]. Annalen der Chemie (на немецком языке). 6 : 75–88. doi : 10.1002/jlac.18330060111. Эмпирическая формула аспарагина приведена на стр. 80.
  12. ^ Либих Дж (1833). «Ueber die Zusammensetzung des Asparamids und der Asparaginsäure» [О составе аспарамида [аспарагина] и аспарагиновой кислоты]. Annalen der Chemie (на немецком языке). 7 (14): 146–150. Бибкод : 1834АнП...107..220Л. дои : 10.1002/andp.18341071405. Эмпирическая формула приведена на стр. 149; формула верна, если индексы делятся на 2.
  13. ^ См.:
    • Пирия Р. (январь 1846 г.). «Studi sullacostituzione chimica dell'asparagine e dell' acido aspartico» [Исследование химического состава аспарагина и аспарагиновой кислоты]. Иль Чименто (на итальянском языке). 4 : 55–73. дои : 10.1007/BF02532918. S2CID  177614807.
    • Французский перевод: Пириа Р. (1848 г.). «Исследования химического состава аспарагина и аспарагиновой кислоты». Annales de Chimie et de Physique . 3-я серия (на французском языке). 22 : 160–179. Из стр. 175: «… on voit, en outre, que l’asparagine et l’acide aspartique lui-même se decomposent avec une facilité remarquable, sous l’influence de l’acide lownitrique, en fournissant du gasote et de l’acide malique ." (…Кроме того, видно, что аспарагин и сама аспарагиновая кислота с поразительной легкостью разлагаются под влиянием азотистой кислоты, образуя газообразный азот и яблочную кислоту.)
  14. ^ Plimmer RH (1912). Химическая конституция белков. Часть I: Анализ (2-е изд.). Лондон, Англия: Longmans, Green and Co. стр. 112.
  15. ^ Кольбе Х (1862). «Ueber die chemische Constitution des Asparagins und der Asparaginsäure» [О химическом составе аспарагина и аспарагиновой кислоты]. Annalen der Chemie (на немецком языке). 121 (2): 232–236. дои : 10.1002/jlac.18621210209.
  16. ^ Пьютти А (1886). «Ein neues Asparagin» [Новый аспарагин]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (на немецком языке). 19 (2): 1691–1695. дои : 10.1002/cber.18860190211.
  17. ^ Французский химик Эдуард Гримо считал, что аминогруппа (–NH 2 ) расположена рядом с амидной группой (–C(O)NH 2 ), тогда как итальянский химик Ичилио Гуарески считал, что аминогруппа расположена рядом с карбоксильной группой (–COOH).
    • Гримо Э (1875). «Recherches Synthétiques sur le groupe urique» [Синтетические исследования мочевой группы]. Бюллетень Химического общества Парижа . 2-я серия (на французском языке). 24 : 337–355.На стр. 352 Гримо представил две предполагаемые структуры для аспарагина, а на стр. 353 он отдал предпочтение структуре (I.), которая неверна. Со стр. 353: "… ce sont les formules marquées du chiffre I qui me semblent devoir être admitées pour l'asparagine, …" (… это формулы, отмеченные цифрой I, которые, как мне кажется, следует принять для аспарагина, … )
    • Гуарески I (1876 г.). «Studi sull' asparagine e sull' acido aspartico» [Исследования аспарагина и аспарагиновой кислоты]. Атти делла Реале Академия дель Линчеи . 2-я серия (на итальянском языке). 3 (ч. 2): 378–393.На стр. 388 Гуарески предложил две структуры (α и β) для аспарагина; он отдал предпочтение α, как правильной. Со стр. 388: "La formola α mi sembra preferred per seguente ragione: … " (Формула α кажется мне более предпочтительной по следующей причине: … )
    • Реферат на английском языке в: Guareschi J (1877). «Аспарагин и аспарагиновая кислота». Журнал химического общества . 31 : 457–459.См. особенно стр. 458.
  18. ^ Пьютти А (1888). «Sintesi e Costituzione delle Aspargine» [Синтез и состав аспарагина]. Gazzetta Chimica Italiana (на итальянском языке). 18 : 457–472.
  19. ^ Brooker R, Widmaier E, Graham L, Stiling P, Hasenkampf C, Hunter F, Bidochka M, Riggs D (2010). "Глава 5: Системная биология организации клеток". Биология (канадское издание). Соединенные Штаты Америки: McGraw-Hill Ryerson. стр. 105–106. ISBN 978-0-07-074175-1.
  20. ^ Ландо Д., Пит Д.Дж., Горман Дж.Дж., Уилан ДА., Уайтлоу М.Л., Бруик РК. (июнь 2002 г.). «FIH-1 — это фермент аспарагинилгидроксилаза, который регулирует транскрипционную активность фактора, индуцируемого гипоксией». Гены и развитие . 16 (12): 1466–71. doi :10.1101/gad.991402. PMC 186346. PMID  12080085 . 
  21. ^ ab Берг, Джереми; Тимочко, Джон; Страйер, Луберт (2002). Биохимия (5-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. стр. 968. ISBN 0716746840. Получено 27 мая 2021 г. .
  22. ^ Фридман, Мендель (2003). «Химия, биохимия и безопасность акриламида. Обзор». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 51 (16): 4504–4526. doi :10.1021/jf030204+. PMID  14705871.
  23. ^ Ruzzo EK, Capo-Chichi JM, Ben-Zeev B, Chitayat D, Mao H, Pappas AL и др. (октябрь 2013 г.). «Дефицит аспарагинсинтетазы вызывает врожденную микроцефалию и прогрессирующую форму энцефалопатии». Neuron . 80 (2): 429–41. doi :10.1016/j.neuron.2013.08.013. PMC 3820368 . PMID  24139043. 
  24. ^ Pant A, Cao S, Yang Z (июль 2019 г.). Shisler JL (ред.). «Аспарагин — критический ограничивающий метаболит для синтеза белка вируса вакцинии во время глутаминовой депривации». Журнал вирусологии . 93 (13): e01834–18, /jvi/93/13/JVI.01834–18.atom. doi :10.1128/JVI.01834-18. PMC 6580962. PMID  30996100 . 
  25. ^ Burda P, Aebi M (январь 1999). «Долихоловый путь N-связанного гликозилирования». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects . 1426 (2): 239–57. doi :10.1016/S0304-4165(98)00127-5. PMID  9878760.
  26. ^ Империали Б., О'Коннор С. Э. (декабрь 1999 г.). «Влияние N-связанного гликозилирования на структуру гликопептида и гликопротеина». Current Opinion in Chemical Biology . 3 (6): 643–9. doi :10.1016/S1367-5931(99)00021-6. PMID  10600722.
  27. ^ Patterson MC (сентябрь 2005 г.). «Метаболические имитаторы: нарушения N-связанного гликозилирования». Семинары по детской неврологии . 12 (3): 144–51. doi :10.1016/j.spen.2005.10.002. PMID  16584073.

Внешние ссылки