stringtranslate.com

изолейцин

Изолейцин (символ Ile или I ) [1] представляет собой α-аминокислоту , которая используется в биосинтезе белков . Он 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 ветвь (центральный атом углерода , связанный с тремя другими атомами углерода). Он классифицируется как неполярная, незаряженная (при физиологическом pH) алифатическая аминокислота с разветвленной цепью. Он необходим человеку, то есть организм не может его 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 человека. Ферменты, участвующие в этом биосинтезе, включают: [4]

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

Катаболизм

Изолейцин является одновременно глюкогенной и кетогенной аминокислотой. [4] После переаминирования альфа-кетоглутаратом углеродный скелет окисляется и расщепляется на пропионил-КоА и ацетил-КоА . Пропионил-КоА превращается в сукцинил-КоА , промежуточное соединение цикла ТСА , которое может превращаться в оксалоацетат для глюконеогенеза (следовательно, глюкогенного). У млекопитающих ацетил-КоА не может превращаться в углеводы, но может либо поступать в цикл ТСА путем конденсации с оксалоацетатом с образованием цитрата , либо использоваться в синтезе кетоновых тел (следовательно, кетогенных) или жирных кислот . [5]

Метаболические заболевания

Деградация изолейцина нарушается при следующих метаболических заболеваниях :

Резистентность к инсулину

Изолейцин, как и другие аминокислоты с разветвленной цепью , связан с резистентностью к инсулину: более высокие уровни изолейцина наблюдаются в крови мышей, крыс и людей с диабетом. [6] У мышей с ожирением и резистентностью к инсулину, вызванных диетой, диета со сниженным уровнем изолейцина (с другими аминокислотами с разветвленной цепью или без них) приводит к снижению ожирения и улучшению чувствительности к инсулину. [7] [8] Для благотворного метаболического эффекта низкобелковой диеты необходимо снижение уровня изолейцина в рационе . [8] У людей диета с ограничением белка снижает уровень изолейцина в крови и снижает уровень глюкозы в крови натощак. [9] Мыши, которых кормили диетой с низким содержанием изолейцина, стройнее, живут дольше и менее хрупкие. [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) Медицинского института США установил рекомендуемые диетические нормы (RDA) незаменимых аминокислот в 2002 году. Взрослым от 19 лет и старше требуется 19 мг изолейцина на кг массы тела в день. [11]

Помимо своей биологической роли питательного вещества, изолейцин также участвует в регуляции метаболизма глюкозы . [5] Изолейцин является важным компонентом многих белков. Поскольку изолейцин является незаменимой аминокислотой, он должен поступать в организм, иначе производство белка в клетке будет нарушено. Фетальный гемоглобин — один из многих белков, которым необходим изолейцин. [12] Изолейцин присутствует в гамма-цепи фетального гемоглобина и должен присутствовать для образования белка. [12]

Генетические заболевания могут изменить потребности в потреблении изолейцина. Аминокислоты не могут храниться в организме. Накопление избытка аминокислот приведет к накоплению токсичных молекул, поэтому у людей есть много путей для расщепления каждой аминокислоты, когда потребность в синтезе белка удовлетворена. [13] Мутации ферментов, расщепляющих изолейцин, могут привести к опасному накоплению изолейцина и его токсичных производных. Одним из примеров является болезнь мочи кленового сиропа (MSUD) , заболевание, при котором люди не могут расщеплять изолейцин, валин и лейцин . [14] Люди с MSUD справляются со своим заболеванием, сокращая потребление всех трех аминокислот наряду с лекарствами, которые помогают выводить накопившиеся токсины. [15]

Многие животные и растения являются пищевыми источниками изолейцина как компонента белков. [5] К продуктам с высоким содержанием изолейцина относятся яйца , соевый белок , морские водоросли , индейка, курица , баранина, сыр и рыба .

Синтез

Пути получения изолейцина многочисленны. Одна распространенная многоэтапная процедура начинается с 2-бромбутана и диэтилмалоната . [16] Впервые о синтетическом изолейцине сообщили в 1905 году французские химики Буво и Локкен. [17]

Открытие

Немецкий химик Феликс Эрлих открыл изолейцин при изучении состава свекловично-сахарной патоки в 1903 году. [18] В 1907 году Эрлих провел дальнейшие исследования фибрина, яичного альбумина, глютена и говяжьих мышц в 1907 году. Эти исследования подтвердили природный состав изолейцина. [18] Эрлих опубликовал свой собственный синтез изолейцина в 1908 году. [19]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Объединенная 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. ПМЦ  1153490 . ПМИД  6743224.
  2. ^ Джоши В., Йонг Дж.Г., Фей З., Джандер Г. (октябрь 2010 г.). «Взаимозависимость метаболизма треонина, метионина и изолейцина у растений: накопление и регуляция транскрипции в условиях абиотического стресса». Аминокислоты . 39 (4): 933–947. дои : 10.1007/s00726-010-0505-7. PMID  20186554. S2CID  22641155.
  3. ^ Кисуми М., Комацубара С., Чибата I (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. ПМИД  142769.
  4. ^ аб Ленингер А.Л., Нельсон Д.Л., Кокс М.М. (2000). Ленингерские принципы биохимии (3-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Worth. ISBN 1-57259-153-6. ОСЛК  42619569.
  5. ^ abc Раджендрам Р., Приди В.Р., Патель В.Б. (2015). Аминокислоты с разветвленной цепью в лечебном питании . Том. 1. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Хумана. ISBN 978-1-4939-1923-9. OCLC  898999904.
  6. ^ Линч CJ, Адамс С.Х. (декабрь 2014 г.). «Аминокислоты с разветвленной цепью в метаболической передаче сигналов и резистентности к инсулину». Обзоры природы. Эндокринология . 10 (12): 723–736. дои : 10.1038/nrendo.2014.171. ПМЦ 4424797 . ПМИД  25287287. 
  7. ^ Каммингс Н.Э., Уильямс Э.М., Каса И., Конон Э.Н., Шайд М.Д., Шмидт Б.А. и др. (февраль 2018 г.). «Восстановление метаболического здоровья за счет снижения потребления аминокислот с разветвленной цепью». Журнал физиологии . 596 (4): 623–645. дои : 10.1113/JP275075. ПМК 5813603 . ПМИД  29266268. 
  8. ^ abc Ю. Д., Ричардсон Н. Е., Грин К. Л., Спайсер А. Б., Мерфи М. Е., Флорес В. и др. (май 2021 г.). «Неблагоприятные метаболические эффекты аминокислот с разветвленной цепью опосредуются изолейцином и валином». Клеточный метаболизм . 33 (5): 905–922.e6. doi : 10.1016/j.cmet.2021.03.025. ПМК 8102360 . ПМИД  33887198. 
  9. ^ Фонтана Л., Каммингс Н.Э., Арриола Апело С.И., Нойман Дж.К., Каса I, Шмидт Б.А. и др. (июль 2016 г.). «Снижение потребления аминокислот с разветвленной цепью улучшает метаболическое здоровье». Отчеты по ячейкам . 16 (2): 520–530. дои : 10.1016/j.celrep.2016.05.092. ПМЦ 4947548 . ПМИД  27346343. 
  10. ^ Грин CL, Траутман М.Э., Чайякул К., Джайн Р., Алам Ю.Х., Бабигирия Р. и др. (ноябрь 2023 г.). «Диетическое ограничение изолейцина увеличивает продолжительность здоровья и жизни генетически гетерогенных мышей». Клеточный метаболизм . 35 (11): 1976–1995.е6. doi :10.1016/j.cmet.2023.10.005. PMC  10655617. PMID  37939658.
  11. ^ Медицинский институт. Группа по макронутриентам, Медицинский институт. Постоянный комитет по научной оценке эталонного рациона питания (2005 г.). Диетические эталонные нормы потребления энергии, углеводов, клетчатки, жиров, жирных кислот, холестерина, белков и аминокислот. Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. ISBN 0-309-08537-3. OCLC  57373786.
  12. ^ аб Хониг GR (ноябрь 1967 г.). «Ингибирование синтеза фетального гемоглобина аналогом изолейцина». Журнал клинических исследований . 46 (11): 1778–1784. дои : 10.1172/JCI105668. ПМК 292928 . ПМИД  4964832. 
  13. ^ Корман С.Х. (декабрь 2006 г.). «Врожденные ошибки деградации изолейцина: обзор». Молекулярная генетика и обмен веществ . 89 (4): 289–299. дои : 10.1016/j.ymgme.2006.07.010. ПМИД  16950638.
  14. ^ Хасан С.А., Гупта V (2023). «Болезнь мочи кленового сиропа». СтатПерлс . Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing. ПМИД  32491705 . Проверено 16 апреля 2023 г.
  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. doi : 10.1093/hmg/ddq507. ПМК 3024040 . ПМИД  21098507. 
  16. ^ Marvel CS (1941). Бахманн В.Е., Холмс Д.В. (ред.). «дл-изолейцин». Органические синтезы . 21:60 . дои :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, Шмидт CL (октябрь 1931 г.). «История открытия аминокислот». Химические обзоры . 9 (2): 169–318. дои : 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