Аланин
 Скелетная формула L - аланина (нейтральная форма)
| |||
| |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Название ИЮПАК
Аланин [ 1 ]
| |||
| Систематическое название ИЮПАК
2-аминопропановая кислота | |||
| Другие имена
Алановая кислота
Аланиновая кислота 2-аминопропионовая кислота | |||
| Идентификаторы | |||
3D model ( JSmol )
|
|||
| 3DMeet |
| ||
| 1720248 | |||
| КЭБ |
| ||
| ХЭМБЛ |
| ||
| ХимическийПаук | |||
| Лекарственный Банк |
| ||
| Информационная карта ECHA | 100.000.249 | ||
| Номер ЕС |
| ||
| 49628 | |||
| |||
| КЕГГ | |||
ПабХим CID
|
|||
| НЕКОТОРЫЙ |
| ||
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|||
| Характеристики | |||
| C3H7NOC3H7NO2 | |||
| Молярная масса | 89.094 g·mol −1 | ||
| Появление | белый порошок | ||
| Плотность | 1,424 г/см 3 | ||
| Температура плавления | 258 ° C (496 ° F; 531 К) (возвышенное состояние) | ||
| 167,2 г/л (25 °С) | |||
| войти P | −0.68 [ 2 ] | ||
| Кислотность ( pKa ) |
| ||
| −50.5 × 10 −6 см 3 /моль | |||
| Страница дополнительных данных | |||
| Аланин (страница данных) | |||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |||
Аланин (символ Ала или А ), [ 4 ] или α-аланин — α- аминокислота , которая используется в биосинтезе белков . Он содержит аминогруппу и группу карбоновой кислоты , обе присоединены к центральному атому углерода, который также несет боковую цепь метильной группы . он классифицируется как неполярная алифатическая Следовательно , α-аминокислота. В биологических условиях он существует в цвиттер-ионной аминогруппой форме с протонированной (как −NH + 3 ) и его карбоксильная группа депротонирована (как -СО - 2 ). Он не является необходимым для человека, поскольку может синтезироваться метаболически и не обязательно должен присутствовать в рационе. Он кодируется всеми кодонами, с GC начинающимися (GC U , GCC, GC A и GCG).
L аланина - изомер ( левый ) — это тот, который включается в белки. L -аланин уступает по частоте встречаемости только L -лейцину , составляя 7,8% первичной структуры в образце из 1150 белков . [ 5 ] Правосторонняя форма, D -аланин, встречается в пептидах некоторых бактерий. клеточных стенок [ 6 ] : 131 (в пептидогликанах ) и в некоторых пептидных антибиотиках , встречается в тканях многих ракообразных и моллюсков в виде осмолита . [ 7 ]
История и этимология
[ редактировать ]Аланин был впервые синтезирован в 1850 году, когда Адольф Штрекер объединил ацетальдегид и аммиак с цианистым водородом . [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] Аминокислота была названа по-немецки аланином в честь альдегида , с приставкой -ан- для облегчения произношения. [ 11 ] немецкое окончание -in, используемое в химических соединениях, аналогично английскому -ine .
Структура
[ редактировать ]Аланин является алифатической аминокислотой, поскольку боковая цепь, соединенная с атомом углерода α, представляет собой метильную группу (-CH 3 ). Аланин — самая простая α-аминокислота после глицина . Метильная боковая цепь аланина нереактивна и поэтому вряд ли когда-либо напрямую участвует в функции белка. [ 12 ] Аланин является заменимой аминокислотой , то есть он может вырабатываться организмом человека и его не нужно получать с пищей. Аланин содержится в самых разных продуктах, но особенно сконцентрирован в мясе.
Источники
[ редактировать ]Биосинтез
[ редактировать ]Аланин может быть синтезирован из пирувата и аминокислот с разветвленной цепью, таких как валин , лейцин и изолейцин .
Аланин получают путем аминирования пирувата восстановительного , двухстадийного процесса. На первом этапе α-кетоглутарат , аммиак и НАДН преобразуются глутаматдегидрогеназой в глутамат НАД. + и вода. На втором этапе аминогруппа вновь образованного глутамата переносится на пируват с помощью фермента аминотрансферазы , регенерируя α-кетоглутарат и превращая пируват в аланин. Конечным результатом является то, что пируват и аммиак превращаются в аланин, потребляя один восстанавливающий эквивалент . [ 6 ] : 721 Поскольку реакции трансаминирования легко обратимы, а пируват присутствует во всех клетках, аланин может легко образовываться и, таким образом, имеет тесную связь с метаболическими путями, такими как гликолиз , глюконеогенез и цикл лимонной кислоты . [ 13 ]
Химический синтез
[ редактировать ]L -Аланин получают в промышленных масштабах путем декарбоксилирования L -аспартата под действием аспартат-4-декарбоксилазы . Пути ферментации L -аланина осложнены аланинрацемазой . [ 14 ]
Рацемический аланин можно получить конденсацией ацетальдегида с хлоридом аммония в присутствии цианида натрия по реакции Стрекера . [ 15 ]
или аммонолизом 2 кислоты -бромпропановой . [ 16 ]
Деградация
[ редактировать ]Аланин расщепляется путем окислительного дезаминирования — реакции, обратной реакции восстановительного аминирования, описанной выше, катализируемой теми же ферментами. Направление процесса во многом контролируется относительной концентрацией субстратов и продуктов участвующих реакций. [ 6 ] : 721
Гипотеза аланинового мира
[ редактировать ]Аланин — одна из двадцати канонических α-аминокислот, используемых в качестве строительных блоков (мономеров) для биосинтеза белков, опосредованного рибосомами. Считается, что аланин является одной из первых аминокислот, включенных в стандартный набор генетического кода. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] На основе этого факта была предложена гипотеза «аланинового мира». [ 21 ] Эта гипотеза объясняет эволюционный выбор аминокислот в репертуаре генетического кода с химической точки зрения. В этой модели выбор мономеров (т.е. аминокислот) для синтеза рибосомального белка довольно ограничен теми производными аланина, которые подходят для построения элементов α-спирали или β-листа вторичных структурных . Доминирующими вторичными структурами в известной нам жизни являются α-спирали и β-листы, а большинство канонических аминокислот можно рассматривать как химические производные аланина. Следовательно, большинство канонических аминокислот в белках могут быть заменены аланином путем точковых мутаций, при этом вторичная структура остается неизменной. Тот факт, что аланин имитирует предпочтения вторичной структуры большинства кодируемых аминокислот, практически используется в сканирующем аланиновом мутагенезе. Кроме того, в классической рентгеновской кристаллографии часто используется модель полиаланинового остова. [ 22 ] для определения трехмерных структур белков с использованием молекулярного замещения , основанного на модели фазирования — метода .
Физиологическая функция
[ редактировать ]Глюкозо-аланиновый цикл
[ редактировать ]У млекопитающих аланин играет ключевую роль в цикле глюкозы-аланин между тканями и печенью. В мышцах и других тканях, которые расщепляют аминокислоты на топливо, аминогруппы собираются в форме глутамата путем переаминирования . Затем глутамат может передать свою аминогруппу пирувату , продукту мышечного гликолиза , под действием аланинаминотрансферазы , образуя аланин и α-кетоглутарат . Аланин попадает в кровоток и транспортируется в печень. Реакция аланинаминотрансферазы происходит в печени в обратном порядке, где регенерированный пируват используется в глюконеогенезе , образуя глюкозу, которая возвращается в мышцы через систему кровообращения. Глутамат в печени поступает в митохондрии и расщепляется глутаматдегидрогеназой на α-кетоглутарат и аммоний , который, в свою очередь, участвует в цикле мочевины с образованием мочевины , которая выводится через почки. [ 23 ]
Цикл глюкозы-аланин позволяет пирувату и глутамату удаляться из мышц и безопасно транспортироваться в печень. Оказавшись там, пируват используется для регенерации глюкозы, после чего глюкоза возвращается в мышцы для метаболизации для получения энергии: это перемещает энергетическую нагрузку глюконеогенеза в печень, а не в мышцы, и весь доступный АТФ в мышцах может быть направлен в мышцы. сокращение. [ 23 ] Это катаболический путь, основанный на распаде белка в мышечной ткани. Неясно, происходит ли это и в какой степени у немлекопитающих. [ 24 ] [ 25 ]
Связь с диабетом
[ редактировать ]Изменения в аланиновом цикле, которые повышают уровень сывороточной аланинаминотрансферазы (АЛТ), связаны с развитием диабета II типа. [ 26 ]
Химические свойства
[ редактировать ]
Аланин полезен в экспериментах по потере функции в отношении фосфорилирования . Некоторые методы включают создание библиотеки генов, каждый из которых имеет точечную мутацию в разных позициях интересующей области, а иногда даже в каждой позиции всего гена: это называется «сканирующим мутагенезом». Самый простой метод и первый, который был использован, — это так называемое аланиновое сканирование , при котором каждая позиция по очереди мутирует в аланин. [ 27 ]
Гидрирование аланина дает аминоспирт аланинол , который является полезным хиральным строительным блоком.
Свободный радикал
[ редактировать ]При дезаминировании молекулы аланина образуется свободный радикал CH 3 C. • ОХО 2 − . Дезаминирование может быть вызвано в твердом или водном аланине излучением, вызывающим гомолитический разрыв связи углерод-азот. [ 28 ]
Это свойство аланина используется в дозиметрических измерениях в лучевой терапии . Когда обычный аланин подвергается облучению, радиация заставляет определенные молекулы аланина превращаться в свободные радикалы, и, поскольку эти радикалы стабильны, содержание свободных радикалов позже можно измерить с помощью электронного парамагнитного резонанса , чтобы выяснить, какому излучению подвергся аланин. . [ 29 ] Это считается биологически значимой мерой радиационного повреждения, которое может понести живая ткань при том же радиационном воздействии. [ 29 ] Планы лучевой терапии могут быть переданы в тестовом режиме на гранулы аланина, которые затем можно измерить, чтобы проверить, правильно ли система лечения доставляет заданный режим дозы радиации. [ 30 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (2014). Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 . Королевское химическое общество . п. 1392. дои : 10.1039/9781849733069 . ISBN 978-0-85404-182-4 .
- ^ «L-аланин MSDS» . Химический институт .
- ^ Хейнс WM, изд. (2016). Справочник CRC по химии и физике (97-е изд.). ЦРК Пресс . стр. 5–88. ISBN 978-1-4987-5428-6 .
- ^ «Номенклатура и символика аминокислот и пептидов» . IUPAC – IUB Объединенная комиссия по биохимической номенклатуре. 1983. Архивировано из оригинала 9 октября 2008 года . Проверено 5 марта 2018 г.
- ^ Дулитл РФ (1989). «Избыточность в белковых последовательностях» . В Фасман Г.Д. (ред.). Прогнозирование белковых структур и принципы конформации белков . Нью-Йорк: Пленум . стр. 599–623. ISBN 978-0-306-43131-9 .
- ^ Jump up to: а б с Мэтьюз К.К., Ван Холде К.Э., Ахерн К.Г. (2000). Биохимия (3-е изд.). Сан-Франциско, Калифорния: Издательство Бенджамин/Каммингс . ISBN 978-0-8053-3066-3 . OCLC 42290721 .
- ^ Ёсикава Н., Саровер М.Г., Абэ Х. (2016). «Аланинрацемаза и оксидаза D-аминокислот у водных животных» . В Ёсимура Т., Нисикава Т., Хомма Х. (ред.). D-аминокислоты: физиология, метаболизм и применение . Спрингер Япония . стр. 269–282. ISBN 978-4-431-56077-7 .
- ^ Носилки А (1850 г.). «Об искусственном образовании молочной кислоты и нового вещества, гомологичного глицину» . Анналы химии и фармации (на немецком языке). 75 (1): 27–45. дои : 10.1002/jlac.18500750103 . Носильщик по имени Аланин на стр. 30.
- ^ Носилки А (1854 г.). «О новом веществе, возникающем из ацетальдегида-аммиака [т.е. 1-аминоэтанола] и синильной кислоты». Анналы химии и фармации (на немецком языке). 91 (3): 349–351. дои : 10.1002/jlac.18540910309 .
- ^ «Аланин» . AminoAcidsGuide.com . 10 июня 2018 года . Проверено 14 апреля 2019 г. .
- ^ «Аланин» . Оксфордские словари . Архивировано из оригинала 24 декабря 2014 года . Проверено 6 декабря 2015 г.
- ^ Патна Б.К., Кара Т.С., Гош С.Н., Далай А.К., ред. (2012). Учебник биотехнологии . Макгроу-Хилл Образование. ISBN 978-0-07-107007-2 .
- ^ Мелконян, Эрика А.; Аска, Единен; Шури, Марк П. (2023), «Физиология, глюконеогенез» , StatPearls , Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing, PMID 31082163 , получено 9 июля 2023 г.
- ^ Драуз К., Грейсон И.Г., Климанн А., Криммер Х.П., Лейхтенбергер В., Векбекер С. (2006). Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a02_057.pub2 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Кендалл ЕС, Маккензи Б.Ф. (1929). « дл -Аланин» . Органические синтезы . 9 : 4. дои : 10.15227/orgsyn.009.0004 ; Сборник томов , т. 1, с. 21 ..
- ^ Тоби У.К., Эйрес ГБ (1941). « дл -Аланин» . Органические синтезы . дои : 10.15227/orgsyn.009.0004 ; Сборник томов , т. 1, с. 21 .
- ^ Трифонов Е.Н. (декабрь 2000 г.). «Консенсусный временной порядок аминокислот и эволюция триплетного кода». Джин . 261 (1): 139–51. дои : 10.1016/S0378-1119(00)00476-5 . ПМИД 11164045 .
- ^ Хиггс П.Г., Пудриц Р.Э. (июнь 2009 г.). «Термодинамические основы синтеза пребиотических аминокислот и природа первого генетического кода». Астробиология . 9 (5): 483–90. arXiv : 0904.0402 . Бибкод : 2009AsBio...9..483H . дои : 10.1089/ast.2008.0280 . ПМИД 19566427 . S2CID 9039622 .
- ^ Кубышкин В., Будиса Н. (ноябрь 2019 г.). «Мировая модель аланина для развития репертуара аминокислот в биосинтезе белка» . Международный журнал молекулярных наук . 20 (21): 5507. doi : 10.3390/ijms20215507 . ПМК 6862034 . ПМИД 31694194 .
- ^ Нтунтуми С., Властаридис П., Моссиалос Д., Статопулос С., Илиопулос И., Промпонас В. и др. (ноябрь 2019 г.). «Области низкой сложности в белках прокариот выполняют важные функциональные роли и высоко консервативны» . Исследования нуклеиновых кислот . 47 (19): 9998–10009. дои : 10.1093/nar/gkz730 . ПМК 6821194 . ПМИД 31504783 .
- ^ Кубышкин В., Будиса Н. (декабрь 2019 г.). «Ожидание инопланетных клеток с альтернативными генетическими кодами: прочь от мира аланина!» . Современное мнение в области биотехнологии . 60 : 242–249. дои : 10.1016/j.copbio.2019.05.006 . ПМИД 31279217 .
- ^ Кармали А.М., Бланделл Т.Л., Фернхэм Н. (февраль 2009 г.). «Стратегии построения моделей для рентгеновских кристаллографических данных низкого разрешения» . Акта Кристаллографика. Раздел D. Биологическая кристаллография . 65 (Часть 2): 121–7. дои : 10.1107/S0907444908040006 . ПМЦ 2631632 . ПМИД 19171966 .
- ^ Jump up to: а б Нельсон Д.Л., Кокс М.М. (2005). Принципы биохимии (4-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. стр. 684–85. ISBN 0-7167-4339-6 . .
- ^ Физиология рыб: выделение азота . Академическая пресса. 07.09.2001. п. 23. ISBN 978-0-08-049751-8 .
- ^ Уолш П.Дж., Райт, Пенсильвания (31 августа 1995 г.). Обмен и выведение азота . ЦРК Пресс. ISBN 978-0-8493-8411-0 .
- ^ Саттар Н., Щербакова О., Форд И., О'Рейли Д.С., Стэнли А., Форрест Е. и др. (ноябрь 2004 г.). «Повышение уровня аланинаминотрансферазы предсказывает возникновение нового диабета 2 типа независимо от классических факторов риска, метаболического синдрома и С-реактивного белка в исследовании профилактики коронарных заболеваний на западе Шотландии» . Диабет . 53 (11): 2855–60. дои : 10.2337/диабет.53.11.2855 . ПМИД 15504965 .
- ^ Пак С.Дж., Кокран-младший (25 сентября 2009 г.). Белковая инженерия и дизайн . ЦРК Пресс. ISBN 978-1-4200-7659-2 .
- ^ Загурский З.П., Сехестед К. (1998). «Переходные процессы и стабильный радикал дезаминирования α-аланина». Дж. Радиоанальный. Нукл. хим. 232 (1–2): 139–41. дои : 10.1007/BF02383729 . S2CID 97855573 . .
- ^ Jump up to: а б Андрео П., Бернс Д.Т., Наум А.Е., Сентдженс Дж., Аттикс Ф.Х. (2017). «Аланиновая дозиметрия» . Основы дозиметрии ионизирующего излучения (2-е изд.). Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH . стр. 547–556. ISBN 978-3-527-80823-6 . OCLC 990023546 .
- ^ Биглин, Эмма Р.; Эйткенхед, Адам Х.; Прайс, Гарет Дж.; Чедвик, Эми Л.; Сантина, Элхэм; Уильямс, Кэй Дж.; Киркби, Карен Дж. (26 апреля 2022 г.). «Доклинический дозиметрический аудит лучевой терапии с использованием реалистичного 3D-печатного мышиного фантома» . Научные отчеты . 12 (1): 6826. doi : 10.1038/s41598-022-10895-5 . ISSN 2045-2322 . ПМК 9042835 . ПМИД 35474242 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|