Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
N- ацетилглутаминовая кислота
Скелетная формула N-ацетилглутаминовой кислоты
Имена
Название ИЮПАК
2-ацетамидопентандиовая кислота [1]
Другие имена
Ацетилглутаминовая кислота [ необходима ссылка ]
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
3DMet
Сокращения
1727473 S
ЧЭБИ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard100.024.899 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 227-388-6
КЕГГ
MeSHN-ацетилглутамат
Номер RTECS
  • LZ9725000 S
UNII
Характеристики
C 7 H 11 N O 5
Молярная масса189,167  г · моль -1
ВнешностьБелые кристаллы
Плотность1 г мл -1
Температура плавления От 191 до 194 ° C (от 376 до 381 ° F, от 464 до 467 K)
36 г л −1
Опасности
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
> 7 г кг -1 (перорально, крыса)
Родственные соединения
Родственные алкановые кислоты
Родственные соединения
  • Бромисовал
  • Карбромальный
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

N- Ацетилглутаминовая кислота (также называемая N- ацетилглутаматом , сокращенно NAG , химическая формула C 7 H 11 NO 5 ) [2] биосинтезируется из глутамата и ацетилорнитина орнитинацетилтрансферазой и из глутаминовой кислоты и ацетил-КоА ферментом N -ацетилглутаматсинтаза . Обратная реакция, гидролиз ацетильной группы, катализируется определенной гидролазой . Это первое промежуточное соединение, участвующее в биосинтезе аргинина.у прокариот и простых эукариот и регулятор в процессе, известном как цикл мочевины, который превращает токсичный аммиак в мочевину для выведения из организма позвоночных.

Открытие [ править ]

N- Ацетилглутаминовая кислота представляет собой внеклеточный метаболит, выделенный из прокариот Rhizobium trifolii, который был охарактеризован с использованием многих методов определения структуры, таких как спектроскопия протонного ядерного магнитного резонанса ( 1 H ЯМР), инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье и газовая хроматография-масс-спектрометрия .

У Rhizobium внеклеточное накопление N- ацетилглутаминовой кислоты происходит из-за метаболизма с участием генов фактора nod на симбиотической плазмиде . Когда nod-факторы мутируются, вырабатывается меньше N- ацетилглутаминовой кислоты. [3]

Биосинтез [ править ]

Прокариоты и простые эукариоты [ править ]

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

Синтез орнитинацетилтрансферазы (ОАТ) [ править ]

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) [ править ]

N- ацетилглутаматсинтаза - это фермент, который служит в качестве восполнителя N- ацетилглутаминовой кислоты, чтобы восполнить любую N- ацетилглутаминовую кислоту, потерянную клеткой в ​​результате митоза или разложения. NAGS синтезирует N- ацетилглутаминовую кислоту, катализируя присоединение ацетильной группы ацетил-кофермента А к глутамату . У прокариот с нециклической выработкой орнитина NAGS является единственным методом синтеза N- ацетилглутаминовой кислоты и ингибируется аргинином. [4] Считается, что ацетилирование глутамата предотвращает использование глутамата при биосинтезе пролина . [5]

Позвоночные [ править ]

В отличие от прокариот, NAGS у млекопитающих усиливается аргинином вместе с протаминами . Он ингибируется N- ацетилглутаминовой кислотой и ее аналогами (другими N- ацетилированными соединениями). [4]

Мозг также содержит следовые количества N- ацетилглутаминовой кислоты, однако экспрессия NAGS не обнаружена. Это говорит о том, что N- ацетилглутаминовая кислота вырабатывается другим ферментом в головном мозге, который еще предстоит определить. [4]

Биологические роли [ править ]

Позвоночные и млекопитающие [ править ]

У позвонков и млекопитающих N- ацетилглутаминовая кислота представляет собой молекулу аллостерического активатора митохондриальной карбамилфосфатсинтетазы I (CPSI), которая является первым ферментом в цикле мочевины. [6] Он запускает производство первого промежуточного продукта цикла мочевины, карбамилфосфата . CPSI неактивен, когда N- ацетилглутаминовая кислота отсутствует. В печени и тонком кишечнике зависимый от N- ацетилглутаминовой кислоты CPSI продуцирует цитруллин , второй промежуточный продукт в цикле мочевины. Распределение N- ацетилглутаминовой кислоты в клетках печени является самым высоким в митохондриях и составляет 56% от общего количества азота.- доступность ацетилглутаминовой кислоты, 24% в ядре, а остальные 20% в цитозоле. Аминоацилаза I в клетках печени и почек разлагает 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]

Концентрация N- ацетилглутаминовой кислоты увеличивается, когда увеличивается потребление белка из-за накопления аммиака, который должен секретироваться в цикле мочевины, что поддерживает роль N- ацетилглутаминовой кислоты как кофактора для CPSI. Кроме того, N- ацетилглутаминовая кислота содержится во многих обычно потребляемых пищевых продуктах, таких как соя, кукуруза и кофе, причем какао-порошок имеет особенно высокую концентрацию. [9]

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

Бактерии [ править ]

N- Ацетилглутаминовая кислота является вторым промежуточным продуктом в пути продуцирования аргинина в Escherichia coli и продуцируется посредством NAGS. [5] В этом пути, Н кислоты киназа -acetylglutamic (NAGK) катализирует фосфорилирование гамма (третьей) карбоксильной группы N -acetylglutamic кислоты с использованием фосфата , полученный путем гидролиза из аденозинтрифосфата (АТФ). [10]

Корни проростков белого клевера [ править ]

Ризобий может образовывать симбиотические отношения с корнями проростков белого клевера и образовывать колонии. Внеклеточная N- ацетилглутаминовая кислота, продуцируемая этими бактериями, оказывает на корни проростков белого клевера три морфологических эффекта: разветвление корневых волосков, набухание кончиков корней и увеличение числа клеточных делений в недифференцированных клетках, находящихся на самом внешнем клеточном слое. корня. Это говорит о том, что N- ацетилглутаминовая кислота участвует в стимуляции митоза. Такие же эффекты наблюдались на клевере клубники , но не на бобовых . Воздействие N- ацетилглутаминовой кислоты на виды клевера было более сильным, чем воздействие отглутамин , глутамат, аргинин или аммиак . [4]

Структура [ править ]

N- ацетилглутаминовая кислота при физиологическом pH (7,4)

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

Протонная ЯМР-спектроскопия [ править ]

N- ацетилглутаминовая кислота с показанными протонами
Протонный ЯМР спектр

Молекулярную структуру N- ацетилглутаминовой кислоты определяли с помощью протонной ЯМР-спектроскопии . [3] Протонный ЯМР показывает наличие и расположение функциональных групп протонов на основе химических сдвигов, зарегистрированных в спектре. [11]

Спектроскопия ЯМР 13 C [ править ]

Спектр 13 C ЯМР

Как и протонный ЯМР, спектроскопия ЯМР углерода-13 ( 13 C) является методом, используемым для определения молекулярной структуры. 13 C ЯМР выявляет типы атомов углерода, присутствующие в молекуле, на основе химических сдвигов, соответствующих определенным функциональным группам. N- Ацетилглутаминовая кислота наиболее отчетливо проявляет карбонильные атомы углерода из-за трех карбонилсодержащих заместителей. [12]

См. Также [ править ]

  • Глутамат
  • Глютаминовая кислота
  • Цикл мочевины
  • Аргинин
  • Орнитин

Ссылки [ править ]

  1. ^ " N- Ацетил- DL- глутаминовая кислота - Резюме Соединения" . PubChem Compound . США: Национальный центр биотехнологической информации. 25 марта 2005 г. Опознание . Проверено 25 июня 2012 года .
  2. ^ Pubchem. « N- Ацетил L- глутаминовая кислота» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 3 июня 2018 .
  3. ^ a b Филип-Холлингсворт S, Холлингсворт RI, Dazzo FB (сентябрь 1991 г.). « N- Ацетилглутаминовая кислота: внеклеточный узелковый сигнал Rhizobium trifolii ANU843, который вызывает ветвление корневых волосков и узелковые зачатки в корнях клевера белого» . Журнал биологической химии . 266 (25): 16854–8. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (18) 55380-1 . PMID 1885611 . 
  4. ^ a b c d e f Caldovic L, Tuchman M (июнь 2003 г.). « N- ацетилглутамат и его меняющаяся роль в процессе эволюции» . Биохимический журнал . 372 (Pt 2): 279–90. DOI : 10.1042 / BJ20030002 . PMC 1223426 . PMID 12633501 .  
  5. ^ a b Caldara M, Dupont G, Leroy F, Goldbeter A, De Vuyst L, Cunin R (март 2008 г.). «Биосинтез аргинина в Escherichia coli : экспериментальное возмущение и математическое моделирование» . Журнал биологической химии . 283 (10): 6347–58. DOI : 10.1074 / jbc.M705884200 . PMID 18165237 . 
  6. ^ Auditore, Джозеф V .; Уэйд, Литтлтон; Олсон, Эрик Дж. (Ноябрь 1966 г.). «Возникновение N- ацетил- L- глутаминовой кислоты в мозге человека». Журнал нейрохимии . 13 (11): 1149–1155. DOI : 10.1111 / j.1471-4159.1966.tb04272.x . ISSN 0022-3042 . PMID 5924663 . S2CID 43263361 .   
  7. Перейти ↑ Harper MS, Amanda Shen Z, Barnett JF, Krsmanovic L, Myhre A, Delaney B (ноябрь 2009 г.). « N- Ацетил-глутаминовая кислота: оценка острой и 28-дневной пероральной токсичности и генотоксичности при повторных дозах». Пищевая и химическая токсикология . 47 (11): 2723–9. DOI : 10.1016 / j.fct.2009.07.036 . PMID 19654033 . 
  8. ^ Pelley JW (2007). «Глава 14: Пурин, пиримидин и одноуглеродный метаболизм». Интегрированная биохимия Эльзевьера . Эльзевир. С. 117–122. DOI : 10.1016 / b978-0-323-03410-4.50020-1 . ISBN 978-0-323-03410-4.
  9. ^ Hession АО, Esrey Е.Г., Croes Р.А., Maxwell CA (октябрь 2008). « N- ацетилглутамат и N- ацетиласпартат в соевых бобах ( Glycine max L.), кукурузе ( Zea mays L.), [исправлено] и других пищевых продуктах». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 56 (19): 9121–6. DOI : 10.1021 / jf801523c . PMID 18781757 . 
  10. ^ Gil Ortiz F, Рамона Maiques S, Fita I, Рубио V (август 2003). «Ход фосфора в реакции N- ацетил- L- глутаматкиназы, определенный из структур кристаллических комплексов, включая комплекс с AlF.-
    4    переходное состояние имитирует». Журнал молекулярной биологии . 331 (1): 231-44. DOI : 10.1016 / S0022-2836 (03) 00716-2 . PMID  12875848 .
  11. ^ "Прогнозировать спектры протонного ЯМР 1 H" . www.nmrdb.org . Проверено 3 июня 2018 .
  12. ^ "Предсказать спектры ЯМР углерода 13 C" . www.nmrdb.org . Проверено 3 июня 2018 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Схема на biochemj.org