stringtranslate.com

Изолейцин

Изолейцин (символ Ile или I ) [ 1] — это α-аминокислота , которая используется в биосинтезе белков . Она содержит α-аминогруппу (которая в биологических условиях находится в протонированной форме −NH + 3 ), группу α-карбоновой кислоты (которая в биологических условиях находится в депротонированной форме −COO − ) и углеводородную боковую цепь с ответвлением (центральный атом углерода, связанный с тремя другими атомами углерода). Она классифицируется как неполярная, незаряженная (при физиологическом pH), разветвленная, алифатическая аминокислота. Она необходима для человека, то есть организм не может ее синтезировать. Незаменимые аминокислоты необходимы в рационе человека. В растениях изолейцин может синтезироваться из треонина и метионина. [2] В растениях и бактериях изолейцин синтезируется из пирувата с использованием ферментов биосинтеза лейцина. [3] Он кодируется кодонами AUU , AUC и AUA.

Метаболизм

Биосинтез

В растениях и микроорганизмах изолейцин синтезируется из пирувата и альфа-кетобутирата . Этот путь отсутствует у людей. Ферменты, участвующие в этом биосинтезе, включают: [4]

  1. Ацетолактатсинтаза (также известная как синтаза ацетогидроксикислоты)
  2. Изомеродуктаза ацетогидроксикислоты
  3. Дегидратаза дигидроксикислот
  4. Валинаминотрансфераза

Катаболизм

Изолейцин является как глюкогенной , так и кетогенной аминокислотой. [4] После трансаминирования с альфа-кетоглутаратом углеродный скелет окисляется и расщепляется на пропионил-КоА и ацетил-КоА . Пропионил-КоА превращается в сукцинил-КоА , промежуточный продукт цикла трикарбоновых кислот , который может быть преобразован в оксалоацетат для глюконеогенеза (следовательно, глюкогенный). У млекопитающих ацетил-КоА не может быть преобразован в углевод, но может быть либо введен в цикл трикарбоновых кислот путем конденсации с оксалоацетатом с образованием цитрата , либо использован в синтезе кетоновых тел (следовательно, кетогенный) или жирных кислот . [5]

Метаболические заболевания

Распад изолейцина нарушается при следующих заболеваниях обмена веществ :

Инсулинорезистентность

Изолейцин, как и другие аминокислоты с разветвленной цепью , связан с резистентностью к инсулину: более высокие уровни изолейцина наблюдаются в крови мышей, крыс и людей, больных диабетом. [6] У мышей с ожирением и резистентностью к инсулину, вызванной диетой, диета с пониженным уровнем изолейцина (с другими аминокислотами с разветвленной цепью или без них) приводит к снижению ожирения и улучшению чувствительности к инсулину. [7] [8] Сниженные уровни изолейцина в рационе необходимы для полезных метаболических эффектов диеты с низким содержанием белка . [8] У людей диета с ограниченным содержанием белка снижает уровень изолейцина в крови и снижает уровень глюкозы в крови натощак. [9] Мыши, которых кормили диетой с низким содержанием изолейцина, были стройнее, жили дольше и менее хрупкими. [10] У людей более высокие уровни изолейцина в рационе связаны с более высоким индексом массы тела . [8]

Функции и требования

Совет по продовольствию и питанию (FNB) Института медицины США установил рекомендуемые нормы потребления (RDA) незаменимых аминокислот в 2002 году. Для взрослых в возрасте 19 лет и старше ежедневно требуется 19 мг изолейцина/кг массы тела. [11]

Помимо своей биологической роли в качестве питательного вещества, изолейцин также участвует в регуляции метаболизма глюкозы . [5] Изолейцин является важным компонентом многих белков. Как незаменимая аминокислота, изолейцин должен быть усвоен, иначе производство белка в клетке будет нарушено. Фетальный гемоглобин является одним из многих белков, которым требуется изолейцин. [12] Изолейцин присутствует в гамма-цепи фетального гемоглобина и должен присутствовать для формирования белка. [12]

Генетические заболевания могут изменить потребность в потреблении изолейцина. Аминокислоты не могут храниться в организме. Накопление избыточных аминокислот приведет к накоплению токсичных молекул, поэтому у людей есть много путей для расщепления каждой аминокислоты, когда потребность в синтезе белка удовлетворена. [13] Мутации в ферментах, разрушающих изолейцин, могут привести к опасному накоплению изолейцина и его токсичных производных. Одним из примеров является болезнь кленового сиропа мочи (БМС) , расстройство, при котором люди не могут расщеплять изолейцин, валин и лейцин . [14] Люди с БМС управляют своим заболеванием, сокращая потребление всех трех этих аминокислот вместе с препаратами, которые помогают выводить накопленные токсины. [15]

Многие животные и растения являются пищевыми источниками изолейцина как компонента белков. [5] Продукты с высоким содержанием изолейцина включают яйца , соевый белок , морские водоросли , индейку, курицу , баранину, сыр и рыбу .

Синтез

Существует множество путей получения изолейцина. Одна из распространенных многоступенчатых процедур начинается с 2-бромбутана и диэтилмалоната . [16] Синтетический изолейцин был впервые описан в 1905 году французскими химиками Буво и Локеном. [17]

Открытие

Немецкий химик Феликс Эрлих открыл изолейцин, изучая состав свекловичной патоки в 1903 году. [18] В 1907 году Эрлих провел дальнейшие исследования фибрина, яичного альбумина, глютена и говяжьих мышц. Эти исследования подтвердили естественный состав изолейцина. [18] Эрлих опубликовал свой собственный синтез изолейцина в 1908 году. [19]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Совместная комиссия IUPAC-IUB по биохимической номенклатуре (JCBN). Номенклатура и символика аминокислот и пептидов. Рекомендации 1983 г.". Биохимический журнал . 219 (2): 345–373. Апрель 1984 г. doi :10.1042/bj2190345. PMC  1153490. PMID  6743224 .
  2. ^ Джоши В., Йонг Дж. Г., Фей З., Джандер Г. (октябрь 2010 г.). «Взаимозависимость метаболизма треонина, метионина и изолейцина в растениях: накопление и транскрипционная регуляция при абиотическом стрессе». Аминокислоты . 39 (4): 933–947. doi :10.1007/s00726-010-0505-7. PMID  20186554. S2CID  22641155.
  3. ^ Кисуми М., Комацубара С., Чибата И. (июль 1977 г.). «Путь образования изолейцина из пирувата ферментами биосинтеза лейцина в ревертантах изолейцина, накапливающих лейцин, Serratia marcescens». Журнал биохимии . 82 (1): 95–103. doi :10.1093/oxfordjournals.jbchem.a131698. PMID  142769.
  4. ^ ab Lehninger AL, Nelson DL, Cox MM (2000). Принципы биохимии Ленингера (3-е изд.). Нью-Йорк: Worth Publishers. ISBN 1-57259-153-6. OCLC  42619569.
  5. ^ abc Rajendram R, Preedy VR, Patel VB (2015). Аминокислоты с разветвленной цепью в клиническом питании . Том 1. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Humana. ISBN 978-1-4939-1923-9. OCLC  898999904.
  6. ^ Lynch CJ, Adams SH (декабрь 2014 г.). «Аминокислоты с разветвленной цепью в метаболической сигнализации и резистентности к инсулину». Nature Reviews. Эндокринология . 10 (12): 723–736. doi :10.1038/nrendo.2014.171. PMC 4424797. PMID 25287287  . 
  7. ^ Cummings NE, Williams EM, Kasza I, Konon EN, Schaid MD, Schmidt BA и др. (февраль 2018 г.). «Восстановление метаболического здоровья путем снижения потребления аминокислот с разветвленной цепью». The Journal of Physiology . 596 (4): 623–645. doi :10.1113/JP275075. PMC 5813603 . PMID  29266268. 
  8. ^ abc Yu D, Richardson NE, Green CL, Spicer AB, Murphy ME, Flores V и др. (май 2021 г.). «Неблагоприятные метаболические эффекты аминокислот с разветвленной цепью опосредуются изолейцином и валином». Cell Metabolism . 33 (5): 905–922.e6. doi :10.1016/j.cmet.2021.03.025. PMC 8102360 . PMID  33887198. 
  9. ^ Fontana L, Cummings NE, Arriola Apelo SI, Neuman JC, Kasza I, Schmidt BA и др. (Июль 2016 г.). «Снижение потребления аминокислот с разветвленной цепью улучшает метаболическое здоровье». Cell Reports . 16 (2): 520–530. doi :10.1016/j.celrep.2016.05.092. PMC 4947548 . PMID  27346343. 
  10. ^ Green CL, Trautman ME, Chaiyakul K, Jain R, Alam YH, Babygirija R и др. (Ноябрь 2023 г.). «Ограничение изолейцина в рационе увеличивает продолжительность жизни и здоровье генетически гетерогенных мышей». Cell Metabolism . 35 (11): 1976–1995.e6. doi :10.1016/j.cmet.2023.10.005. PMC 10655617 . PMID  37939658. 
  11. ^ Институт медицины. Группа по макронутриентам, Институт медицины. Постоянный комитет по научной оценке рекомендуемых норм потребления (2005). Рекомендуемые нормы потребления энергии, углеводов, клетчатки, жиров, жирных кислот, холестерина, белков и аминокислот. Вашингтон, округ Колумбия: National Academies Press. ISBN 0-309-08537-3. OCLC  57373786.
  12. ^ ab Honig GR (ноябрь 1967 г.). «Ингибирование синтеза фетального гемоглобина аналогом изолейцина». Журнал клинических исследований . 46 (11): 1778–1784. doi :10.1172/JCI105668. PMC 292928. PMID  4964832 . 
  13. ^ Корман SH (декабрь 2006 г.). «Врожденные ошибки деградации изолейцина: обзор». Молекулярная генетика и метаболизм . 89 (4): 289–299. doi :10.1016/j.ymgme.2006.07.010. PMID  16950638.
  14. ^ Хассан СА, Гупта В (2023). «Заболевание мочи с кленовым сиропом». StatPearls . Treasure Island (FL): StatPearls Publishing. PMID  32491705. Получено 16.04.2023 .
  15. ^ Брунетти-Пьерри Н., Ланфер Б., Эрез А., Ананьева Е.А., Ислам М., Марини Дж.К. и др. (февраль 2011 г.). «Терапия фенилбутиратом при болезни мочи кленовым сиропом». Молекулярная генетика человека . 20 (4): 631–640. дои : 10.1093/hmg/ddq507. ПМК 3024040 . ПМИД  21098507. 
  16. ^ Marvel CS (1941). Bachmann WE, Holmes DW (ред.). "dl-Изолейцин". Органические синтезы . 21 : 60. doi :10.15227/orgsyn.021.0060. ISSN  0078-6209.
  17. ^ Буве Л., Локкен Р. (1905). «Синтез нового лейцина». Компет. Ренд. (141): 115–117.
  18. ^ ab Vickery HB, Schmidt CL (октябрь 1931 г.). «История открытия аминокислот». Chemical Reviews . 9 (2): 169–318. doi :10.1021/cr60033a001. ISSN  0009-2665.
  19. ^ Эрлих Ф (1908). «Über eine Synthese des Isoleucins». Химише Берихте . 41 (1): 1453–1458. дои : 10.1002/cber.190804101266. ISSN  0365-9496.

Внешние ссылки