stringtranslate.com

Аспарагиновая кислота

Аспарагиновая кислота (символ Asp или D ; [4] ионная форма известна как аспартат ) представляет собой α- аминокислоту , которая используется в биосинтезе белков. [5] L - изомер аспарагиновой кислоты является одной из 22 протеиногенных аминокислот , то есть строительными блоками белков . D -аспарагиновая кислота — одна из двух D -аминокислот, обычно встречающихся у млекопитающих. [6] [7] За некоторыми редкими исключениями, D -аспарагиновая кислота не используется для синтеза белков, но входит в состав некоторых пептидов и играет роль нейромедиатора / нейромодулятора . [6]

Как и все другие аминокислоты, аспарагиновая кислота содержит аминогруппу и карбоновую кислоту. Его α-аминогруппа находится в протонированном состоянии –NH.+
3образуется в физиологических условиях, тогда как его группа α-карбоновой кислоты депротонируется -COO - в физиологических условиях. Аспарагиновая кислота имеет кислую боковую цепь (CH 2 COOH), которая реагирует с другими аминокислотами, ферментами и белками в организме. [5] В физиологических условиях (pH 7,4) в белках боковая цепь обычно встречается в виде отрицательно заряженной формы аспартата -COO - . [5] Это незаменимая аминокислота для человека, то есть организм может синтезировать ее по мере необходимости. Он кодируется кодонами GAU и GAC.

В белках боковые цепи аспартата часто связаны водородными связями с образованием поворотов asx или мотивов asx , которые часто встречаются на N-концах альфа-спиралей .

Аспарагиновая кислота, как и глутаминовая кислота , классифицируется как кислая аминокислота с pK a 3,9; однако в пептиде это значение сильно зависит от локальной среды и может достигать 14.

Открытие

Аспарагиновая кислота была впервые обнаружена в 1827 году Огюстом -Артуром Плиссоном и Этьеном Оссианом Анри [8] [9] путем гидролиза аспарагина , который был выделен из сока спаржи в 1806 году . [10] В их первоначальном методе использовался гидроксид свинца , но и различные другие Вместо них теперь чаще используются кислоты или основания. [ нужна цитата ]

Формы и номенклатура

Существуют две формы или энантиомеры аспарагиновой кислоты. Название «аспарагиновая кислота» может относиться как к энантиомеру, так и к смеси двух. [11] Из этих двух форм только одна, « L -аспарагиновая кислота», непосредственно включается в белки. Биологическая роль ее аналога « D -аспарагиновой кислоты» более ограничена. В то время как ферментативный синтез приводит к образованию того или другого, большинство химических синтезов производят обе формы, « DL -аспарагиновую кислоту», известную как рацемическая смесь . [ нужна цитата ]

Синтез

Биосинтез

В организме человека аспартат чаще всего синтезируется путем переаминирования оксалоацетата . Биосинтез аспартата облегчается ферментом аминотрансферазой : перенос аминогруппы из другой молекулы, такой как аланин или глутамин, приводит к образованию аспартата и альфа-кетокислоты. [5]

Химический синтез

В промышленности аспартат получают путем аминирования фумарата , катализируемого L- аспартат-аммиаклиазой . [12]

Рацемическую аспарагиновую кислоту можно синтезировать из диэтилфталимидомалоната натрия (C 6 H 4 (CO) 2 NC(CO 2 Et) 2 . [13]

Метаболизм

В растениях и микроорганизмах аспартат является предшественником нескольких аминокислот, в том числе четырех незаменимых для человека: метионина , треонина , изолейцина и лизина . Превращение аспартата в эти другие аминокислоты начинается с восстановления аспартата до его «полуальдегида» O 2 CCH(NH 2 )CH 2 CHO. [14] Аспарагин получают из аспартата путем трансамидирования:

− O 2 CCH(NH 2 )CH 2 CO 2 − + GC (O)NH 3 + → O 2 CCH(NH 2 )CH 2 CONH 3 + + GC (O)O

(где GC (O)NH 2 и GC (O)OH — глутамин и глутаминовая кислота соответственно)

Другие биохимические роли

Аспартат выполняет множество других биохимических ролей. Он является метаболитом в цикле мочевины [15] и участвует в глюконеогенезе . Он несет восстанавливающие эквиваленты в малатно-аспартатном челноке , который использует готовое взаимное превращение аспартата и оксалоацетата , который является окисленным (дегидрированным) производным яблочной кислоты . Аспартат жертвует один атом азота в биосинтезе инозина , предшественника пуриновых оснований. Кроме того, аспарагиновая кислота действует как акцептор водорода в цепи АТФ-синтазы. Было показано, что пищевая L-аспарагиновая кислота действует как ингибитор бета -глюкуронидазы , которая регулирует энтерогепатическую циркуляцию билирубина и желчных кислот. [16]

Интерактивная карта маршрутов

Нажмите на гены, белки и метаболиты ниже, чтобы перейти к соответствующим статьям. [§ 1]

  1. ^ Интерактивную карту путей можно редактировать на WikiPathways: «Гликолиз-Глюконеогенез_WP534».

Нейромедиатор

Аспартат ( сопряженное основание аспарагиновой кислоты) стимулирует NMDA-рецепторы , хотя и не так сильно, как аминокислотный нейротрансмиттер L-глутамат . [17]

Приложения и рынок

В 2014 году мировой рынок аспарагиновой кислоты составлял 39,3 тысяч коротких тонн (35,7 тысяч тонн ) [18] или около 117 миллионов долларов США в год [19] , при этом потенциальные области роста составляют адресный рынок [ необходимы разъяснения ] в размере 8,78 миллиардов долларов США (млрд долларов). . [20] Три крупнейших сегмента рынка включают США, Западную Европу и Китай. Текущие области применения включают биоразлагаемые полимеры ( полиаспарагиновая кислота ), низкокалорийные подсластители ( аспартам ), ингибиторы накипи и коррозии, а также смолы. [ нужна цитата ]

Суперабсорбирующие полимеры

Одной из областей роста рынка аспарагиновой кислоты являются биоразлагаемые суперабсорбирующие полимеры (SAP) и гидрогели. [21] Ожидается, что рынок сверхабсорбирующих полимеров будет расти со среднегодовыми темпами роста 5,5% в период с 2014 по 2019 год и достигнет мировой стоимости в 8,78 млрд долларов США. [20] Около 75% суперабсорбирующих полимеров используется в одноразовых подгузниках , а еще 20% используется в изделиях для взрослых, страдающих недержанием , и женских гигиенических товарах. Полиаспарагиновая кислота , продукт полимеризации аспарагиновой кислоты, является биоразлагаемым заменителем полиакрилата . [21] [22] [23] Рынок полиаспартатов составляет небольшую долю (примерно <1%) от общего рынка SAP. [ нужна цитата ]

Дополнительное использование

Помимо SAP, аспарагиновая кислота находит применение в промышленности удобрений стоимостью 19 миллиардов долларов , где полиаспартат улучшает удержание воды и поглощение азота; [24] рынок покрытий для бетонных полов стоимостью 1,1 миллиарда долларов (2020 г.), где полиаспарагиновая кислота является низкоэнергетической альтернативой традиционным эпоксидным смолам с низким содержанием летучих органических соединений; [25] и, наконец, рынок ингибиторов накипи и коррозии стоимостью более 5 миллиардов долларов. [26]

Источники

Диетические источники

Аспарагиновая кислота не является незаменимой аминокислотой , а это означает, что она может синтезироваться из промежуточных продуктов центрального метаболического пути человека и не обязательно должна присутствовать в рационе. В эукариотических клетках примерно 1 из 20 аминокислот, включенных в белок, представляет собой аспарагиновую кислоту [27] , и, соответственно, почти любой источник пищевого белка будет включать аспарагиновую кислоту. Кроме того, аспарагиновая кислота содержится в:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Будавари, Сьюзен; Ко, Мерк (1989). «862. Аспарагиновая кислота» . Индекс Merck (11-е изд.). п. 132. ИСБН 978-0-911910-28-5.
  2. ^ "ICSC 1439 - L-АСПАРИНОВАЯ КИСЛОТА" . inchem.org .
  3. ^ Хейнс, Уильям М., изд. (2016). Справочник CRC по химии и физике (97-е изд.). ЦРК Пресс . стр. 5–89. ISBN 978-1498754286.
  4. ^ «Номенклатура и символика аминокислот и пептидов». Совместная комиссия IUPAC-IUB по биохимической номенклатуре. 1983. Архивировано из оригинала 9 октября 2008 года . Проверено 5 марта 2018 г.
  5. ^ abcd Г., Воэт, Джудит; В., Пратт, Шарлотта (29 февраля 2016 г.). Основы биохимии: жизнь на молекулярном уровне . Джон Уайли и сыновья. ISBN 9781118918401. ОКЛК  910538334.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  6. ^ аб Д'Аньелло, Антимо (1 февраля 2007 г.). «D-аспарагиновая кислота: эндогенная аминокислота, играющая важную нейроэндокринную роль». Обзоры исследований мозга . 53 (2): 215–234. doi : 10.1016/j.brainresrev.2006.08.005. PMID  17118457. S2CID  12709991.
  7. ^ Хуан А.С., Бенье А., Вейль З.М., Ким П.М., Молливер М.Е., Блэкшоу С., Нельсон Р.Дж., Янг С.Г., Снайдер Ш. (март 2006 г.). «D-аспартат регулирует образование и функцию меланокортина: поведенческие изменения у мышей с дефицитом D-аспартатоксидазы». Журнал неврологии . 26 (10): 2814–9. doi : 10.1523/JNEUROSCI.5060-05.2006. ПМК 6675153 . ПМИД  16525061. 
  8. ^ Плиссон, А. (октябрь 1827 г.). «Sur l'identité du malate acide d'althéine avec l'asparagine (1); et sur un acide nouveau» [О идентичности малата алтеиновой кислоты с аспарагином (1); и на новой кислоте]. Journal de Pharmacie (на французском языке). 13 (10): 477–492.
  9. ^ Берцелиус JJ , Онгрен OG (1839). Traité de chimie (на французском языке). Том. 3. Брюссель: А. Wahlen et Cie. 81 . Проверено 25 августа 2015 г.
  10. ^ Плиммер Р. (1912) [1908]. Пламмер Р., Хопкинс Ф. (ред.). Химический состав белков. Монографии по биохимии. Том. Часть I. Анализ (2-е изд.). Лондон: Longmans, Green and Co. p. 112 . Проверено 18 января 2010 г.
  11. ^ «Номенклатура и символика аминокислот и пептидов (Рекомендации IUPAC-IUB 1983)», Pure Appl. хим. , 56 (5): 595–624, 1984, doi : 10.1351/pac198456050595.
  12. ^ Карлхайнц Драуз, Ян Грейсон, Аксель Климанн, Ханс-Петер Криммер, Вольфганг Лейхтенбергер, Кристоф Векбекер (2006). Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a02_057.pub2. ISBN 978-3527306732.{{cite encyclopedia}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  13. ^ Данн М.С., Smart BW (1950). «DL-аспарагиновая кислота». Органические синтезы . 30 :7.; Коллективный том , том. 4, с. 55.
  14. ^ Ленинджер А.Л., Нельсон Д.Л., Кокс М.М. (2000). Принципы биохимии (3-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 1-57259-153-6.
  15. ^ «Биохимия - Биохимия». www.varsitytutors.com . Проверено 18 февраля 2022 г.
  16. ^ Кример, Сигел и Горли (октябрь 2001 г.). «Новый ингибитор бета-глюкуронидазы: L-аспарагиновая кислота». Педиатрические исследования . 50 (4): 460–466. дои : 10.1203/00006450-200110000-00007 . ПМИД  11568288.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  17. ^ Чен П.Е., Гебалле М.Т., Стэнсфельд П.Дж., Джонстон А.Р., Юань Х., Джейкоб А.Л., Снайдер Дж.П., Трейнелис С.Ф., Уилли DJ (май 2005 г.). «Структурные особенности сайта связывания глутамата в рекомбинантных рецепторах N-метил-D-аспартата NR1 / NR2A, определенные с помощью сайт-направленного мутагенеза и молекулярного моделирования». Молекулярная фармакология . 67 (5): 1470–84. дои : 10.1124/моль.104.008185. PMID  15703381. S2CID  13505187.
  18. ^ «Мировой рынок аспарагиновой кислоты по приложениям» . Исследование Гранд Вью . Проверено 30 ноября 2019 г.
  19. ^ Эванс Дж (2014). Коммерческие аминокислоты. Исследование БЦК. стр. 101–103.
  20. ^ ab Исследование рынка прозрачности. Рынок суперабсорбирующих полимеров – мировой отраслевой анализ, размер, доля, рост, тенденции и прогноз, 2014-2020 гг. (2014).
  21. ^ аб Адельния, Хосейн; Блейки, Идрисс; Литтл, Питер Дж.; Та, Ханг Т. (2019). «Гидрогели на основе полиаспарагиновой кислоты: синтез и применение». Границы в химии . 7 : 755. Бибкод :2019FrCh....7..755A. дои : 10.3389/fchem.2019.00755 . ISSN  2296-2646. ПМК 6861526 . ПМИД  31799235. 
  22. ^ Адельния, Хосейн; Тран, Хуонг Д.Н.; Литтл, Питер Дж.; Блейки, Идрисс; Та, Ханг Т. (14 июня 2021 г.). «Поли(аспарагиновая кислота) в биомедицинских применениях: от полимеризации, модификации, свойств, деградации и биосовместимости к применению». ACS Биоматериалы, наука и инженерия . 7 (6): 2083–2105. doi : 10.1021/acsbimaterials.1c00150. hdl : 10072/404497 . PMID  33797239. S2CID  232761877.
  23. ^ Алфорд Д.Д., Уиллер А.П., Петтигрю, Калифорния (1994). «Биодеградация термически синтезированного полиаспартата». J Environ Polym Degr . 2 (4): 225–236. Бибкод : 1994JEPD....2..225A. дои : 10.1007/BF02071970.
  24. ^ Келлинг К. (2001). Реакция сельскохозяйственных культур на Амисорб в Северо-Центральном регионе . Университет Висконсин-Мэдисон.
  25. ^ К 2020 году мировой рынок покрытий для бетонных полов будет стоить 1,1 миллиарда долларов США. Исследование рынка прозрачности (2015).
  26. ^ Анализ рынка ингибиторов коррозии по продуктам, по приложениям, по отраслям конечного использования и прогнозы по сегментам до 2020 года. Grand View Research (2014).
  27. ^ Козловский LP (январь 2017 г.). «Протеом-pI: база данных изоэлектрических точек протеома». Исследования нуклеиновых кислот . 45 (Д1): Д1112–Д1116. дои : 10.1093/nar/gkw978. ПМК 5210655 . ПМИД  27789699. 

Внешние ссылки