LÖSIN: ÖZELLIKLER, YAPI, IŞLEVLER, BIYOSENTEZ - BIYOLOJI - 2025

Lösin canlı organizmalarda protein oluşturan 22 amino asitlerden biridir. Bu, vücut tarafından sentezlenmeyen ve diyetle alınan yiyeceklerle birlikte tüketilmesi gereken 9 temel amino asitten birine aittir.

Lösin ilk olarak 1818'de Fransız kimyager ve eczacı JL Proust tarafından "kazeöz oksit" olarak tanımlandı. Daha sonra Erlenmeyer ve Kunlin, moleküler formülü C6H13NO2 olan a-benzoilamido-β-izopropilakrilik asitten hazırladı.

Lösin amino asitinin kimyasal yapısı (Kaynak: Clavecin, Wikimedia Commons)

Lösin, hidrofobik yapısı biyokimyacı Howard Dintzis'in karbon 3'ün hidrojenini radyoaktif olarak etiketlemesine ve amino asitlerin peptit sentezine dahil edildiği yönü gözlemlemesine izin verdiğinden, proteinlerin translasyon yönünün keşfi sırasında anahtar rol oynadı. hemoglobin.

Lösin "fermuarları" veya "kapaklar" olarak bilinen proteinler, "çinko parmaklar" ile birlikte ökaryotik organizmaların en önemli transkripsiyon faktörleridir. Lösin fermuarları, DNA ile hidrofobik etkileşimleri ile karakterize edilir.

Genellikle, lösin bakımından zengin veya dallı zincirli amino asitlerden oluşan proteinler karaciğerde metabolize edilmez, bunun yerine doğrudan protein sentezi ve enerji üretimi için hızla kullanıldıkları kaslara giderler.

Lösin, meme bezlerinde sentezlenen süt proteinlerinin ve amino asitlerin biyosentezi için gerekli olan dallı zincirli bir amino asittir. Bu amino asidin büyük miktarları anne sütünde serbest biçimde bulunabilir.

Proteinleri oluşturan tüm amino asitler arasında, lösin ve arginin en çok bulunanlardır ve her ikisi de hayat ağacını oluşturan tüm krallıkların proteinlerinde tespit edilmiştir.

karakteristikleri

Lösin, temel dallı zincirli amino asit olarak bilinir, tipik yapıyı diğer amino asitlerle paylaşır. Bununla birlikte, yan zinciri veya R grubu doğrusal olarak bağlı iki karbona sahip olduğu ve sonuncusu bir hidrojen atomuna ve iki metil grubuna bağlı olduğu için ayırt edilir.

Yüklenmemiş polar amino asitler grubuna aittir, bu amino asitlerin ikame edicileri veya R grupları hidrofobiktir ve polar değildir. Bu amino asitler, esas olarak protein içi ve protein arası hidrofobik etkileşimlerden sorumludur ve proteinlerin yapısını stabilize etme eğilimindedir.

Şiral (a-karbon) olan, yani bağlı dört farklı ikame ediciye sahip bir merkezi karbona sahip olan tüm amino asitler, doğada iki farklı biçimde bulunabilir; bu nedenle, protein yapılarında tipik olan D- ve L-lösin vardır.

Her amino asidin her iki formu da farklı özelliklere sahiptir, farklı metabolik yollara katılır ve hatta parçası oldukları yapıların özelliklerini bile değiştirebilir.

Örneğin, L-lösin formundaki lösin hafif acı bir tada sahipken, D-lösin formunda çok tatlıdır.

Herhangi bir amino asidin L-formu, memeli vücudunun metabolize olması için daha kolaydır. L-lösin kolayca bozulur ve proteinlerin yapımı ve korunması için kullanılır.

yapı

Lösin 6 karbon atomundan oluşur. Tüm amino asitlerde ortak olan merkezi karbon, bir karboksil grubuna (COOH), bir amino grubuna (NH2), bir hidrojen atomuna (H) ve 4 karbon atomundan oluşan bir yan zincire veya R grubuna bağlıdır.

Amino asitlerin içindeki karbon atomları Yunan harfleriyle tanımlanabilir. Numaralandırma karboksilik asidin (COOH) karbonundan başlarken, Yunan alfabesiyle açıklama merkezi karbondan başlar.

Lösin, R zincirinde bir ikame grubu olarak, bir alkil radikalinin oluşumu ile bir hidrojen atomunun kaybı ile üretilen bir izobutil veya 2-metilpropil grubuna sahiptir; Bu gruplar amino asit yapısında dallar olarak görünür.

Özellikleri

Lösin, sitrik asit döngüsünde yer alan diğer bileşikler için ketojenik bir öncü olarak hizmet edebilen bir amino asittir. Bu amino asit, karaciğer hücrelerindeki keton cisimlerinin oluşum yollarının bir parçası olan asetil-CoA veya asetoasetil-CoA sentezi için önemli bir kaynağı temsil eder.

Lösin, insülin sinyal yollarında, protein sentezinin başlamasına katılmak için ve parçalanma yoluyla protein kaybını önlemek için gerekli olduğu bilinmektedir.

Tipik olarak, proteinlerin iç yapıları, lösin, valin, izolösin ve metiyonin gibi hidrofobik amino asitlerden oluşur. Bu tür yapılar, Sitokrom C'de olduğu gibi, genellikle canlı organizmalar arasında yaygın olan enzimler için korunur.

Lösin, memelilerde gençlerin enerji homeostazının düzenlenmesinde sinyal molekülleri olarak görev yapan laktoz, lipit ve proteinlerin sentezini uyarmak için meme bezlerinin hücrelerindeki metabolik yolları aktive edebilir.

Lösin açısından zengin alanlar, genellikle aşırı sargılı formda yapısal dimerler olan ve "lösin fermuar proteinleri" olarak bilinen spesifik DNA bağlayıcı proteinlerin önemli bir parçasıdır.

Bu proteinler ayırt edici bir özellik olarak, transkripsiyon faktörlerinin DNA'ya ve farklı transkripsiyon faktörleri arasında bağlanmasını düzenlemekten sorumlu olan diğer hidrofobik amino asitlerle birlikte düzenli bir tekrarlanan lösin modeline sahiptir.

Lösin fermuar proteinleri, eşleşmelerini ve düzenledikleri DNA molekülleri ile etkileşimlerini düzenlemek için transkripsiyon faktörlerinin belirli bölgelerine bağlanmalarına izin veren homo- veya heterodimerler oluşturabilir.

biosentezi

Lösin dahil tüm dallı zincirli amino asitler esas olarak bitkilerde ve bakterilerde sentezlenir. Çiçek ve meyvelerin aromasından sorumlu tüm bileşikler için önemli bir öncü olduğundan, çiçekli bitkilerde lösin üretiminde önemli bir artış vardır.

Farklı bakteriyel peptitlerdeki büyük lösin bolluğuna atfedilen faktörlerden biri, lösin için genetik kod kodunun 6 farklı kodonunun (UUA-UUG-CUU-CUC-CUA-CUG) aynısıdır. arginin için.

Lösin, başlangıç ​​noktası olarak valinle ilgili bir keto asidi kullanan beş aşamalı bir yolla bakterilerde sentezlenir.

Bu işlem allosterik olarak düzenlenir, böylece hücre içinde fazla miktarda lösin olduğunda, yola katılan enzimleri inhibe eder ve sentezi durdurur.

Biyosentetik yol

Bakterilerde lösin biyosentezi, enzim 2-izopropilmalto sentazın etkisi sayesinde, valinin bir ketoasit türevi olan 3-metil-2-oksobutanoatın (2S) -2-izopropilmalata dönüşümü ile başlar. bu amaçla asetil-Coa ve su kullanır.

(2S) -2-izopropil malat, bir su molekülünü kaybeder ve 3-izopropil malat dehidrataz ile 2-izopropilmaleata dönüştürülür. Daha sonra, aynı enzim başka bir su molekülü ekler ve 2-izopropilmaleatı (2R-3S) -3-izopropilmalata dönüştürür.

Bu son bileşik, (2S) -2-izopropil-3-oksosüksinatın üretildiği bir NAD + molekülünün katılımını hak eden bir oksidoredüksiyon reaksiyonuna tabi tutulur ve enzim 3- izopropil malat dehidrojenaz.

(2S) -2-izopropil-3-oksosüksinat, kendiliğinden CO2 şeklinde bir karbon atomu kaybeder ve dallı zincirli bir amino asit transaminazın (özellikle lösin transaminaz) etkisiyle 4-metil-2-oksopentanoat oluşturur. ve L-glutamat ve 2-oksoglutaratın birlikte salınması ile L-lösin üretir.

bozulma

Lösinin ana rolü, hücreye kas proteinlerinin sentezine başlamak için yeterli amino asit ve enerji olduğunu söyleyen bir sinyal görevi görmektir.

Lösin gibi dallı zincirli amino asitlerin parçalanması transaminasyonla başlar. Bu ve sonraki iki enzimatik aşama, lösin, izolösin ve valin durumunda aynı üç enzim tarafından katalize edilir.

Üç amino asidin transaminasyonu, α, β-doymamış asil-CoA tioesterleri vermek üzere a, β-dehidrojenize edilmiş asil-CoA tioesterleri üretmek için oksidatif dekarboksilasyona tabi tutulan bunların a-keto asit türevlerini üretir.

Lösinin katabolizması sırasında, ilgili a, β-doymamış asil-CoA tioester, 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA metabolitini içeren bir yol boyunca asetoasetat (asetoasetik asit) ve asetil-CoA üretmek için kullanılır. (HMG-CoA), kolesterol ve diğer izoprenoidlerin biyosentezinde bir ara üründür.

Lösinin katabolik yolu

Lösinden türetilen a, β-doymamış asil-CoA tioester oluşumundan, bu amino asit ve valin ve izolösin için katabolik yollar önemli ölçüde farklılaşır.

Lösinin α, β-doymamış açil-CoA tioesteri, (1) 3-metilkrotonil-CoA karboksilaz, (2) 3-metilglutakonil-CoA hidrataz ve (3) 3-hidroksi olarak bilinen üç farklı enzim tarafından aşağı yönde işlenir. -3-metilglutaril-CoA liyaz.

Bakterilerde, bu enzimler, sırasıyla 3-metilkrotonil-CoA'nın (lösinden türetilen) 3-metilglutakonil-CoA, 3-hidroksi-3-metilglutaril-CoA ve asetoasetat ve asetil-CoA'ya dönüşümünden sorumludur.

Kanda bulunan lösin, kas / miyofibriler proteinlerin (MPS) sentezi için kullanılır. Bu, bu süreçte harekete geçirici bir faktör olarak hareket eder. Ayrıca insülin ile doğrudan etkileşime girerek insülin tedarikini etkiler.

Lösin açısından zengin besinler

Amino asitler açısından zengin proteinlerin tüketimi, canlı organizmaların hücresel fizyolojisi için gereklidir ve lösin, temel amino asitler arasında bir istisna değildir.

Peynir altı suyundan elde edilen proteinler, L-lösin kalıntıları bakımından en zengin olarak kabul edilir. Ancak balık, tavuk, yumurta ve kırmızı et gibi tüm yüksek proteinli besinler vücuda büyük miktarlarda lösin sağlar.

Mısır taneleri, lizin ve triptofan amino asitleri bakımından eksiktir, sindirim için çok katı üçüncül yapılara sahiptir ve besin değeri düşüktür, ancak yüksek lösin ve izolösin seviyelerine sahiptirler.

Baklagil bitkilerinin meyveleri hemen hemen tüm temel amino asitler bakımından zengindir: lizin, treonin, izolösin, lösin, fenilalanin ve valin, ancak metiyonin ve sistein bakımından düşüktür.

Lösin, yüksek rekabetli sporcular için gıda takviyesi olarak tabletlerde ekstrakte edilir, saflaştırılır ve konsantre edilir ve bir ilaç olarak pazarlanır. Bu amino asidin izolasyonu için ana kaynak, yağı alınmış soya ununa karşılık gelir.

BCAA (Dallanmış Zincirli Amino Asitler) olarak bilinen, kas yenilenmesi için sporcular tarafından kullanılan bir besin takviyesi vardır. Bu, yüksek konsantrasyonlarda dallı zincirli amino asitler sağlar: lösin, valin ve izolösin.

Alımının faydaları

Lösin yönünden zengin besinler obeziteyi ve diğer metabolik hastalıkları kontrol etmeye yardımcı olur. Birçok beslenme uzmanı, lösin yönünden zengin yiyeceklerin ve bu amino aside dayalı diyet takviyelerinin yetişkinlerde iştah ve anksiyetenin düzenlenmesine katkıda bulunduğuna dikkat çekiyor.

Lösin bakımından zengin tüm proteinler, kas protein sentezini uyarır; Diğer temel amino asitlere göre sindirilen lösin oranındaki bir artışın, yaşlı hastaların kaslarında protein sentezindeki zayıflamayı tersine çevirebileceği gösterilmiştir.

Felçli ciddi maküla bozuklukları olan kişiler bile, sistemik kas direnci egzersizlerinin yanı sıra, doğru oral lösin takviyesi ile kas kütlesi ve gücü kaybını durdurabilir.

Lösin, valin ve izolösin, omurgalı hayvanların iskelet kasını oluşturan kütlenin temel bileşenleridir, bu nedenle bunların varlığı, yeni proteinlerin sentezi veya mevcut olanların onarımı için hayati önem taşır.

Eksiklik bozuklukları

İnsanlarda lösin, valin ve izolösin metabolize edilmesinden sorumlu α-ketoasit dehidrojenaz enzim kompleksinin eksiklikleri veya malformasyonları ciddi zihinsel bozukluklara neden olabilir.

Ayrıca, "Akçaağaç Şurubu İdrar Hastalığı" olarak adlandırılan bu dallı zincirli amino asitlerin metabolizmasıyla ilgili patolojik bir durum vardır.

Bugüne kadar, aşırı lösin tüketiminde olumsuz etkilerin varlığı gösterilmemiştir. Bununla birlikte, dokuların bu amino aside aşırı maruz kalmasıyla ilgili uzun süreli çalışmalar yapılmadığı için günlük maksimum 550 mg / kg doz önerilir.

Referanslar

1. Álava, MDC, Camacho, ME ve Delgadillo, J. (2012). Kas sağlığı ve sarkopeni önleme: protein, lösin ve ß-hidroksi-ß-metilbütiratın etkisi. Kemik ve Mineral Metabolizması Dergisi, 10 (2), 98-102.
2. Fennema, OR (1993). Gıda Kimyası (No.664: 543). Acribia.
3. Massey, LK, Sokatch, JR ve Conrad, RS (1976). Bakterilerde dallı zincirli amino asit katabolizması. Bakteriyolojik incelemeler, 40 (1), 42.
4. Mathews, CK ve Ahern, KG (2002). Biyokimya. Pearson Education.
5. Mero, A. (1999). Lösin takviyesi ve yoğun eğitim. Spor Hekimliği, 27 (6), 347-358.
6. Munro, HN (Ed.). (2012). Memeli protein metabolizması (Cilt 4). Elsevier
7. Nelson, DL, Lehninger, AL ve Cox, MM (2008). Lehninger biyokimyanın ilkeleri. Macmillan.