ASPARAGINE: ÖZELLIKLERI, YAPISI, FONKSIYONLARI, BIYOSENTEZI - BIYOLOJI - 2024

Asparagin (Asn veya N), hücre içi sinyal ve protein ve karbonhidrat arasındaki bağlanma için önemli bir amino asittir. Bu 22 temel amino asitten biridir ve memelilerin vücudu tarafından sentezlendiği için gerekli olmayan olarak sınıflandırılır.

Bu amino asit, yüksüz polar amino asitler grubunda sınıflandırılır ve keşfedilen ilk amino asittir; Fransız kimyagerler Vauquelin ve Robiquet tarafından kuşkonmazın (bir tür otsu bitki) suyundan izole edildiği 1806'da meydana gelen bir gerçektir.

Amino asit Asparaginin kimyasal yapısı (Kaynak: Borb, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Erken keşfine rağmen, asparaginin biyolojik ve besleyici rolü, 1932'de kenevir tohumlarında bulunan bir proteinin yapısındaki varlığının doğrulanmasına kadar 100 yıldan fazla bir süre sonra fark edilmedi.

Asparagin ve glutamin, proteinlerdeki diğer iki çok yaygın amino asidin amid grupları için substrat görevi görür: sırasıyla aspartat (aspartik asit) ve glutamat (glutamik asit). Asparajin ve glutamin, enzimatik hareketle veya asidik ve bazik bileşiklerle bu amino asitlere kolayca hidrolize edilir.

Peptit bağlarını hidrolize eden birçok serin proteaz enzimi, aktif bölgelerinin yan zincirinde bir asparagine sahiptir. Bu tortunun kısmi bir negatif yükü vardır ve hedef peptitlerin pozitif yüküyle tamamlayıcı bir şekilde bağlanmaktan sorumludur ve onları yarılma bölgesine yaklaştırır.

Asparaginden oksaloasetatın sentezinden sorumlu enzim, kemoterapötik tedavilerde kullanılır ve asparaginin amid grubunun aspartat ve amonyuma hidrolitik parçalanmasını katalize etmekten sorumlu olan L-asparaginaz olarak bilinir.

Hem normal hem de kötü huylu lenfositler, büyümeleri ve çoğalmaları için kandaki asparaginin tutulmasına bağlı olduğundan, asparajinaz aşırı eksprese edilir ve Escherichia coli'den saflaştırılır ve akut lenfoblastik lösemili çocukluk hastalarına enjekte edilir.

Özellikleri ve yapısı

Amino asitlerin tüm kimyasal yapılarında bir karboksil grubu (-COOH), bir amino grubu (-NH3 +), bir hidrojen (-H) ve karbon olarak bilinen aynı merkezi karbon atomuna bağlı bir R grubu veya ikame edicisi bulunur. α.

Amino asitler, R grupları olarak bilinen ve boyut, yapı, fonksiyonel gruplar ve hatta elektrik yükü bakımından değişiklik gösterebilen yan zincirlerinin kimliği bakımından birbirinden farklılık gösterir.

R gruplarının karbon atomları, Yunan alfabesinin harfleriyle tanımlanır. Bu nedenle, asparajin durumunda R zincirinin karbonları β ve γ karbonları olarak tanımlanır.

Diğer isimlendirme türlerine göre, karboksil grubundaki (-COOH) karbon atomu C-1 olarak listelenmiştir, bu nedenle numaralandırmaya devam ederek a-karbon C-2 vb. Olacaktır.

Bir asparajin molekülü, a-karbon, karboksil grubunun karbonu ve karboksamid (-CH2-CO-NH2) olarak bilinen R grubunun parçası olan iki karbon atomu dahil olmak üzere dört karbon atomuna sahiptir.

Bu karboksamid grubu sadece iki amino asitte bulunur: asparajin ve glutamin. Amino grubu (-NH2) ve karbonil grubu (-CO) sayesinde çok kolay hidrojen bağları oluşturabilme özelliğine sahiptir.

sınıflandırma

Asparagin, suda oldukça çözünür ve yüksek oranda hidrofilik amino asitler olan (çoklu hidrojen bağı oluşturma yeteneklerinden dolayı) yüklenmemiş polar amino asitler grubuna aittir.

Serin, treonin, sistein ve glutamin de yüksüz polar amino asitler grubunda bulunur. Bunların tümü, R zincirlerinde yüklerin nötralizasyonuna katkıda bulunan bir polar gruba sahip oldukları için "zwitteriyonik" bileşiklerdir.

Yüklenmemiş tüm polar amino asitler, 7'ye (nötr) yakın pH'larda iyonlaşmazlar, yani pozitif veya negatif yükleri yoktur. Bununla birlikte, asidik ve bazik ortamda ikame ediciler iyonlaşır ve bir yük kazanır.

stereokimya

Amino asitlerin merkezi karbonu veya a karbonu, şiral bir karbondur, bu nedenle, bağlı dört farklı ikame ediciye sahiptir, bu, her bir amino asit için en az iki ayırt edilebilir stereoizomer olduğu anlamına gelir.

Stereoizomerler, aynı moleküler formüle sahip olan, ancak eller gibi (sol ve sağ) birbiriyle üst üste bindirilemeyen bir molekülün ayna görüntüleridir. Deneysel olarak bu amino asitlerin çözeltileri polarize ışık düzlemini zıt yönlerde döndürdüğü için D veya L harfiyle gösterilirler.

Amino asitlerin genel asimetrisi, bu bileşiklerin stereokimyasını büyük önem taşır, çünkü her biri farklı özelliklere sahiptir, sentezlenir ve farklı metabolik yollara katılır.

Asparagin, doğada en yaygın olanı olan D-asparagin veya L-asparagin formunda bulunabilir. L-asparagin sentetaz tarafından sentezlenir ve L-asparaginaz tarafından metabolize edilir, her iki enzim de omurgalıların karaciğerinde çok bol miktarda bulunur.

Özellikleri

Asparajinin hidrojen bağlanmasının kolaylığı, onu oluşturan diğer amino asitlerin yan zincirleriyle dahili hidrojen bağları oluşturabildiğinden, proteinlerin yapısal stabilitesi için çok önemli bir amino asit yapar.

Asparagin genellikle sulu ortamda tipik proteinlerin yüzeyinde bulunur ve yapılarını stabilize eder.

Birçok glikoprotein, bir asparajin, treonin veya serin tortusu yoluyla karbonhidratlara veya karbonhidratlara bağlanabilir. Asparagin durumunda, bir asetil galaktozamin genellikle ilk olarak amino grubuna N-glikosilasyon ile eklenir.

Tüm N-glikosile glikoproteinlerde karbonhidratların, X'in herhangi bir amino asit olduğu Asn-X-Ser / Thr olarak belirtilen belirli bir bölgede bulunan bir asparajin kalıntısı yoluyla bunlara bağlandığına dikkat etmek önemlidir.

Bu glikoproteinler, çevrildiklerinde glikosile edildikleri endoplazmik retikulumda toplanır.

biosentezi

Tüm ökaryotik organizmalar amonyağı asimile eder ve onu glutamat, glutamin, karbamil fosfat ve asparajine dönüştürür. Asparagin, glikolitik ara maddelerden, sitrik asit döngüsünde (oksaloasetattan) veya diyette tüketilen öncülerden sentezlenebilir.

Enzim asparajin sentetaz, ATP'yi AMP'ye ve inorganik pirofosfata (PPi) ayıran ve bir amidasyon reaksiyonunu katalize etmek ve aspartatı aspartine dönüştürmek için amonyak veya glutamin kullanan bir glutamin ve ATP'ye bağımlı amidotransferazdır.

Hem bakteriler hem de hayvanlar bir asparajin sentetazına sahiptir, ancak bakterilerde enzim bir nitrojen donörü olarak amonyum iyonunu kullanırken, memelilerde asparagin sentetaz, nitrojen grubunun ana vericisi olarak glutamini kullanır.

ATP molekülünün AMP ve inorganik pirofosfata (PPi) enzimatik olarak parçalanması, amid grubu donörü olarak glutamin ile birlikte, farklı organizmalar arasında L-glutaminin biyosentezi ile ilgili temel farklardır.

bozulma

Asparagin metabolizması ile ilgili çalışmaların çoğu bitkilerde yapılmıştır, çünkü başlangıçta memelilerde yapılan çalışmalar, daha karmaşık sistemler düzeyinde amino asit tahlilleri için yeterince hassas metodolojilerin olmaması nedeniyle engellenmiştir.

L-asparagin, memelilerde aspartik asit ve amonyum üretmek için L-asparaginaz tarafından sürekli olarak hidrolize edilir. Glikoproteinlerin sentezi için kullanılır ve sitrik asit döngüsü için ana oksaloasetat öncülerinden biridir.

Enzim asparajinaz, asparajinin hidrolizini aspartata katalize eder, ardından aspartat, glutamat ve oksaloasetat üretmek için a-ketoglutarat ile transaminasyona uğrar.

Aspartat-amonyak ligaz olarak da bilinen asparajin sentetaz, yetişkin memeli beyin hücrelerinde bol miktarda bulunur.

Bu enzimin düşük seviyeleri vücutta algılandığında, "aminoasidopatiler" olarak bilinen şey oluşur, çünkü öncül substratlar beyin hücrelerinin sitoplazmasında birikir.

Kuşkonmaz yönünden zengin besinler

Akut lenfoblastik lösemili kişilerde genellikle enzim asparagin sentetaz eksiklikleri vardır ve dolaşımdaki asparagine bağımlıdırlar, bu nedenle asparajin açısından zengin veya eksojen olarak beslenmesi tavsiye edilir.

Kuşkonmaz içeriği yüksek olan pek çok gıda arasında kabuklu deniz ürünleri, kümes hayvanları ve bunların yumurtaları, sığır eti, süt ürünleri ve bunların türevleri ile kuşkonmaz, patates, yumru vb. Sebzeler bulunur.

Rekabet gücü yüksek sporcular için formüle edilmiş L-asparagin konsantreleri vardır, çünkü tüketimleri dokuları oluşturan proteinlerin yenilenmesine yardımcı olur.

Ayrıca amino asit sentezi eksikliği olan kişiler de merkezi sinir sistemindeki bozuklukları önlemek için bu tabletleri alırlar.

Asparaginin L-asparagin formu aracılığıyla metabolize edilmesi daha kolaydır, çünkü metabolizmasında yer alan enzimlerin çoğu D-asparagin formunu tanımaz ve bu nedenle, gıdada alınan tüm asparagin farklı kişilerde mevcut değildir. vücut süreçleri.

Bol miktarda asparajin alımı faydalı olabilir, ancak ilaçlardan bol miktarda L-asparagin konsantrasyonunun tümör hücrelerinin gelişimini arttırdığı belirlendiği için tablet şeklinde fazla tüketilmemesi tavsiye edilir.

Referanslar

1. Cooney, DA, Capizzi, RL ve Handschumacher, RE (1970). Hayvanlarda ve insanda L-asparagin metabolizmasının değerlendirilmesi. Kanser araştırması, 30 (4), 929-935
2. Dunlop, PC, Roon, RJ ve Even, HL (1976). Saccharomyces cerevisiae tarafından D-asparaginin kullanımı. Bakteriyoloji Dergisi, 125 (3), 999-1004.
3. Kambhampati, S., Ajewole, E. ve Marsolais, F. (2017). Asparajin metabolizmasındaki gelişmeler. In Progress in Botany Vol. 79 (sayfa 49-74). Springer, Cham.
4. Kornfeld, R. ve Kornfeld, S. (1985). Asparagine bağlı oligosakkaritlerin montajı. Biyokimyanın yıllık incelemesi, 54 (1), 631-664
5. Mathews, CK ve Ahern, KG (2002). Biyokimya. Pearson Education.
6. Nelson, DL, Lehninger, AL ve Cox, MM (2008). Lehninger biyokimyanın ilkeleri. Macmillan.
7. Yamada, K., Hashizume, D., Shimizu, T. ve Yokoyama, S. (2007). L-Asparagin. Acta Crystallographica Bölüm E: Çevrimiçi Yapı Raporları, 63 (9), 3802-3803.