N -ацетилглутаминовая кислота

N -ацетилглутаминовая кислота
Имена
	Название ИЮПАК 2-ацетамидопентандиовая кислота
	Другие имена Ацетилглутаминовая кислота [ нужна ссылка ]
Идентификаторы
Номер CAS	5817-08-3 ; 19146-55-5 Р ; 1188-37-0 С ;
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение ;
3DMeet	B00147 ;
Сокращения	N -Ацетил-Глю [ нужна ссылка ] ; НАкГлю [ нужна ссылка ] ; Ac-Glu-OH [ нужна ссылка ] ;
Справочник Байльштейна	1727473 С
КЭБ	ЧЕБИ:17533 ;
ХимическийПаук	180 ; 1272049 Р ; 64077 С ;
Лекарственный Банк	ДБ04075 ;
Информационная карта ECHA	100.024.899
Номер ЕС	227-388-6 ;
КЕГГ	C00624 ;
МеШ	N-ацетилглутамат
ПабХим CID	185 ; 1560015 Р ; 70914 С ;
номер РТЭКС	LZ9725000 С ;
НЕКОТОРЫЙ	MA61H539YZ С ;
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID00859595 ;
	показывать ИнЧИ
	показывать УЛЫБКИ
Характеристики
Химическая формула	С 7 Н 11 Н О 5
Молярная масса	189.167 g·mol −1
Появление	Белые кристаллы
Плотность	1 г мл −1
Температура плавления	От 191 до 194 ° C (от 376 до 381 ° F; от 464 до 467 К)
Растворимость в воде	36 г л −1
Опасности
	Летальная доза или концентрация (LD, LC):
ЛД 50 ( средняя доза )	>7 г кг −1 (оральный, крыса)
Родственные соединения
Родственные алкановые кислоты	N -ацетиласпаргиновая кислота ; Ацеглутамид ; Цитруллин ; Пивагабин ;
Родственные соединения	Бромированный ; Карбромал ;
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). проверить ( что такое ?) Ссылки на инфобоксы

N -Ацетилглутаминовая кислота (также называемая N -ацетилглутамат , сокращенно НАГ , химическая формула C ₇ H ₁₁ NO ₅ ) ^{[ 2 ]} биосинтезируется из глутамата и ацетилорнитина с помощью орнитинацетилтрансферазы и из глутаминовой кислоты и ацетил-КоА с помощью фермента N -ацетилглутаматсинтазы . Обратная реакция — гидролиз ацетильной группы — катализируется специфической гидролазой . Это первый промежуточный продукт, участвующий в биосинтезе аргинина у прокариот и простых эукариот, а также регулятор процесса, известного как цикл мочевины , который превращает токсичный аммиак в мочевину для выведения из организма у позвоночных.

Открытие

N -ацетилглутаминовая кислота представляет собой внеклеточный метаболит, выделенный из прокариот Rhizobium trifolii, который был охарактеризован с использованием многих методов определения структуры, таких как протонный ядерный магнитный резонанс ( ¹H ЯМР) спектроскопия, инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье и газовая хроматография-масс-спектрометрия .

У Rhizobium внеклеточное накопление N -ацетилглутаминовой кислоты происходит за счет метаболизма с участием nod-фактора генов на симбиотической плазмиде . Когда nod-факторы мутируют, меньше N -ацетилглутаминовой кислоты. образуется ^{[ 3 ]}

Биосинтез

Прокариоты и простые эукариоты

У прокариот и простых эукариот N -ацетилглутаминовая кислота может продуцироваться N -ацетилглутаматсинтазой (NAGS) или орнитинацетилтрансферазой (ОАТ).

Синтез орнитинацетилтрансферазы (ОАТ)

ОАТ синтезирует N -ацетилглутаминовую кислоту из глутамата и ацетилорнитина и является методом выбора для производства у прокариот, которые обладают способностью синтезировать соединение орнитин . ^{[ 4 ]}

Синтез N -ацетилглутаматсинтазы (NAGS)

N -ацетилглутаматсинтаза представляет собой фермент, который служит пополнителем N -ацетилглутаминовой кислоты для восполнения любой N -ацетилглутаминовой кислоты, потерянной клеткой в результате митоза или деградации. NAGS синтезирует N -ацетилглутаминовую кислоту, катализируя присоединение ацетильной группы ацетил-кофермента А к глутамату . У прокариот с нециклической продукцией орнитина NAGS является единственным методом синтеза N- ацетилглутаминовой кислоты и ингибируется аргинином. ^{[ 4 ]} Считается, что ацетилирование глутамата предотвращает использование глутамата в биосинтезе пролина . ^{[ 5 ]}

Позвоночные животные

В отличие от прокариот, NAGS у млекопитающих усиливается аргинином и протаминами . Ингибируется N -ацетилглутаминовой кислотой и ее аналогами (другими N -ацетилированными соединениями). ^{[ 4 ]}

Мозг также содержит N -ацетилглутаминовую кислоту в следовых количествах, однако экспрессия NAGS не обнаружена. Это говорит о том, что N -ацетилглутаминовая кислота вырабатывается другим ферментом головного мозга, который еще предстоит определить. ^{[ 4 ]}

Биологические роли

Позвоночные животные и млекопитающие

В позвонках и млекопитающих N -ацетилглутаминовая кислота является аллостерической молекулой-активатором митохондриальной карбамилфосфатсинтетазы I (CPSI), которая является первым ферментом в цикле мочевины. ^{[ 6 ]} Он запускает выработку первого промежуточного продукта цикла мочевины — карбамилфосфата . CPSI неактивен в N отсутствие -ацетилглутаминовой кислоты. В печени и тонком кишечнике CPSI, зависимый от N -ацетилглутаминовой кислоты, производит цитруллин , второй промежуточный продукт в цикле мочевины. -ацетилглутаминовой кислоты в клетках печени Распределение N является самым высоким в митохондриях: 56% от общей доступности N -ацетилглутаминовой кислоты, 24% в ядре и оставшиеся 20% в цитозоле. Аминоацилаза I в клетках печени и почек расщепляет N -ацетилглутаминовую кислоту до глутамата и ацетата. ^{[ 7 ]} Напротив, N -ацетилглутаминовая кислота не является аллостерическим кофактором карбамилфосфатсинтетазы, обнаруженной в цитоплазме, которая участвует в синтезе пиримидина . ^{[ 8 ]}

Концентрации N -ацетилглутаминовой кислоты увеличиваются при увеличении потребления белка из-за накопления аммиака, который должен секретироваться в цикле мочевины, что подтверждает роль N -ацетилглутаминовой кислоты как кофактора для CPSI. Кроме того, N -ацетилглутаминовую кислоту можно найти во многих часто потребляемых продуктах, таких как соя, кукуруза и кофе, причем какао-порошок содержит особенно высокую концентрацию. ^{[ 9 ]}

Дефицит N -ацетилглутаминовой кислоты у человека является аутосомно-рецессивным заболеванием, которое приводит к блокировке выработки мочевины, что в конечном итоге увеличивает концентрацию аммиака в крови ( гипераммониемия ). Дефицит может быть вызван дефектами гена, кодирующего NAGS, или дефицитом предшественников, необходимых для синтеза. ^{[ 4 ]}

Бактерии

N -ацетилглутаминовая кислота является вторым промежуточным продуктом в пути производства аргинина в Escherichia coli и вырабатывается посредством NAGS. ^{[ 5 ]} В этом пути киназа N -ацетилглутаминовой кислоты (NAGK) катализирует фосфорилирование гамма-(третьей) карбоксильной группы N -ацетилглутаминовой кислоты с использованием фосфата, образующегося при ( АТФ гидролизе аденозинтрифосфата ). ^{[ 10 ]}

Корни рассады клевера белого

Ризобии могут вступать в симбиотические отношения с корнями проростков клевера белого и образовывать колонии. Внеклеточная N -ацетилглутаминовая кислота, продуцируемая этими бактериями, оказывает три морфологических эффекта на корни проростков клевера белого: ветвление корневых волосков, набухание кончиков корней и увеличение количества клеточных делений в недифференцированных клетках, обнаруженных в самом внешнем клеточном слое. корня. Это позволяет предположить, что N -ацетилглутаминовая кислота участвует в стимуляции митоза. Те же самые эффекты наблюдались на клевере земляничном , но не на бобовых . Воздействие N -ацетилглутаминовой кислоты на виды клевера было более сильным, чем воздействие глютамина , глутамата, аргинина или аммиака . ^{[ 4 ]}

Структура

N -ацетилглутаминовая кислота состоит из двух групп карбоновой кислоты и амидной группы, выступающей от второго углерода. В структуре N -ацетилглутаминовой кислоты при физиологическом pH (7,4) все карбоксильные группы депротонированы .

Протонная ЯМР-спектроскопия

Молекулярная структура N -ацетилглутаминовой кислоты определена методом протонной ЯМР-спектроскопии . ^{[ 3 ]} Протонный ЯМР выявляет наличие и расположение функциональных групп протонов на основе химических сдвигов, зарегистрированных в спектре. ^{[ 11 ]}

¹³C ЯМР-спектроскопия

Как и протонный ЯМР, углерод-13 ( ¹³В) ЯМР-спектроскопия - это метод, используемый для определения молекулярной структуры. ¹³ЯМР 1С выявляет типы углерода, присутствующие в молекуле, на основе химических сдвигов, которые соответствуют определенным функциональным группам. В N- ацетилглутаминовой кислоте наиболее отчетливо присутствуют карбонильные атомы углерода благодаря трем карбонилсодержащим заместителям. ^{[ 12 ]}

См. также

Ссылки

^ « N -Ацетил- DL -глутаминовая кислота. Краткое описание соединений» . Пабхим соединение . США: Национальный центр биотехнологической информации. 25 марта 2005 г. Идентификация . Проверено 25 июня 2012 г.
^ Пубхим. « N -Ацетил L -глутаминовая кислота» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 3 июня 2018 г.
^ Jump up to: ^а ^б Филип-Холлингсворт С., Холлингсворт Р.И., Даззо Ф.Б. (сентябрь 1991 г.). « N -ацетилглутаминовая кислота: внеклеточный сигнал Rhizobium trifolii ANU843, который вызывает ветвление корневых волосков и клубенькообразные зачатки в корнях белого клевера» . Журнал биологической химии . 266 (25): 16854–8. дои : 10.1016/S0021-9258(18)55380-1 . ПМИД 1885611 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Калдович Л., Тачман М. (июнь 2003 г.). « N -ацетилглутамат и его меняющаяся роль в ходе эволюции» . Биохимический журнал . 372 (Часть 2): 279–90. дои : 10.1042/BJ20030002 . ПМЦ 1223426 . ПМИД 12633501 .
^ Jump up to: ^а ^б Кальдара М., Дюпон Дж., Лерой Ф., Голдбетер А., Де Вюйст Л., Кунин Р. (март 2008 г.). «Биосинтез аргинина в Escherichia coli : экспериментальное возмущение и математическое моделирование» . Журнал биологической химии . 283 (10): 6347–58. дои : 10.1074/jbc.M705884200 . ПМИД 18165237 .
^ Аудиторе, Джозеф В.; Уэйд, Литтлтон; Олсон, Эрик Дж. (ноябрь 1966 г.). «Появление N -ацетил- L -глутаминовой кислоты в мозге человека». Журнал нейрохимии . 13 (11): 1149–1155. дои : 10.1111/j.1471-4159.1966.tb04272.x . ISSN 0022-3042 . ПМИД 5924663 . S2CID 43263361 .
^ Харпер М.С., Аманда Шен З., Барнетт Дж.Ф., Крсманович Л., Мире А., Делани Б. (ноябрь 2009 г.). « N -ацетилглутаминовая кислота: оценка острой и 28-дневной пероральной токсичности и генотоксичности при повторных дозах». Пищевая и химическая токсикология . 47 (11): 2723–9. дои : 10.1016/j.fct.2009.07.036 . ПМИД 19654033 .
^ Пелли Дж.В. (2007). «Глава 14: Пурин, пиримидин и одноуглеродный обмен». Интегрированная биохимия Elsevier . Эльзевир. стр. 117–122. дои : 10.1016/b978-0-323-03410-4.50020-1 . ISBN 978-0-323-03410-4 .
^ Хессион А.О., Эсри Э.Г., Крус Р.А., Максвелл К.А. (октябрь 2008 г.). « N -Ацетилглутамат и N -ацетиласпартат в соевых бобах ( Glycine max L.), кукурузе ( Zea mays L.), [исправленном] и других пищевых продуктах». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 56 (19): 9121–6. дои : 10.1021/jf801523c . ПМИД 18781757 .
^ Хиль Ортис Ф, Рамон Майкес С, Фита И, Рубио В (август 2003 г.). «Ход фосфора в реакции N -ацетил- L -глутаматкиназы, определенный по строению кристаллических комплексов, в том числе комплекса с AlF ⁻
₄ имитатор переходного состояния». Journal of Molecular Biology . 331 (1): 231–44. doi : 10.1016/S0022-2836(03)00716-2 . PMID 12875848 .
^ "Предсказывать ¹Спектры ЯМР протонов H» . www.nmrdb.org . Проверено 3 июня 2018 г.
^ "Предсказывать ¹³Спектры ЯМР углерода C» . www.nmrdb.org . Проверено 3 июня 2018 г.

Внешние ссылки

Схема на сайте biochemj.org

[1] « N -Ацетил- DL -глутаминовая кислота. Краткое описание соединений» . Пабхим соединение . США: Национальный центр биотехнологической информации. 25 марта 2005 г. Идентификация . Проверено 25 июня 2012 г.

[2] Пубхим. « N -Ацетил L -глутаминовая кислота» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 3 июня 2018 г.

[Philip-Hollingsworth_19912-3] Jump up to: ^а ^б Филип-Холлингсворт С., Холлингсворт Р.И., Даззо Ф.Б. (сентябрь 1991 г.). « N -ацетилглутаминовая кислота: внеклеточный сигнал Rhizobium trifolii ANU843, который вызывает ветвление корневых волосков и клубенькообразные зачатки в корнях белого клевера» . Журнал биологической химии . 266 (25): 16854–8. дои : 10.1016/S0021-9258(18)55380-1 . ПМИД 1885611 .

[Caldovic_20032-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Калдович Л., Тачман М. (июнь 2003 г.). « N -ацетилглутамат и его меняющаяся роль в ходе эволюции» . Биохимический журнал . 372 (Часть 2): 279–90. дои : 10.1042/BJ20030002 . ПМЦ 1223426 . ПМИД 12633501 .

[Caldara_20082-5] Jump up to: ^а ^б Кальдара М., Дюпон Дж., Лерой Ф., Голдбетер А., Де Вюйст Л., Кунин Р. (март 2008 г.). «Биосинтез аргинина в Escherichia coli : экспериментальное возмущение и математическое моделирование» . Журнал биологической химии . 283 (10): 6347–58. дои : 10.1074/jbc.M705884200 . ПМИД 18165237 .

[6] Аудиторе, Джозеф В.; Уэйд, Литтлтон; Олсон, Эрик Дж. (ноябрь 1966 г.). «Появление N -ацетил- L -глутаминовой кислоты в мозге человека». Журнал нейрохимии . 13 (11): 1149–1155. дои : 10.1111/j.1471-4159.1966.tb04272.x . ISSN 0022-3042 . ПМИД 5924663 . S2CID 43263361 .

[Harper_20092-7] Харпер М.С., Аманда Шен З., Барнетт Дж.Ф., Крсманович Л., Мире А., Делани Б. (ноябрь 2009 г.). « N -ацетилглутаминовая кислота: оценка острой и 28-дневной пероральной токсичности и генотоксичности при повторных дозах». Пищевая и химическая токсикология . 47 (11): 2723–9. дои : 10.1016/j.fct.2009.07.036 . ПМИД 19654033 .

[Pelley_20072-8] Пелли Дж.В. (2007). «Глава 14: Пурин, пиримидин и одноуглеродный обмен». Интегрированная биохимия Elsevier . Эльзевир. стр. 117–122. дои : 10.1016/b978-0-323-03410-4.50020-1 . ISBN 978-0-323-03410-4 .

[Hession_20082-9] Хессион А.О., Эсри Э.Г., Крус Р.А., Максвелл К.А. (октябрь 2008 г.). « N -Ацетилглутамат и N -ацетиласпартат в соевых бобах ( Glycine max L.), кукурузе ( Zea mays L.), [исправленном] и других пищевых продуктах». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 56 (19): 9121–6. дои : 10.1021/jf801523c . ПМИД 18781757 .

[Gil-Ortiz_20032-10] Хиль Ортис Ф, Рамон Майкес С, Фита И, Рубио В (август 2003 г.). «Ход фосфора в реакции N -ацетил- L -глутаматкиназы, определенный по строению кристаллических комплексов, в том числе комплекса с AlF ⁻
₄ имитатор переходного состояния». Journal of Molecular Biology . 331 (1): 231–44. doi : 10.1016/S0022-2836(03)00716-2 . PMID 12875848 .

[11] "Предсказывать ¹Спектры ЯМР протонов H» . www.nmrdb.org . Проверено 3 июня 2018 г.

[12] "Предсказывать ¹³Спектры ЯМР углерода C» . www.nmrdb.org . Проверено 3 июня 2018 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]