N-ацетилглутаминовая кислота
Н-Ацетилглутаминовая кислота
Скелетная формула N-ацетилглутаминовой кислоты
Скелетная формула N -ацетилглутаминовой кислоты
Имена
Название ИЮПАК
2-ацетамидопентандиовая кислота [1]
Другие имена
Ацетилглутаминовая кислота [ требуется ссылка ]
Идентификаторы
  • 5817-08-3 ☒Н
  • 19146-55-5 Р ☒Н
  • 1188-37-0 Ю проверятьИ
3D модель ( JSmol )
  • Интерактивное изображение
Сокращения
1727473 Ю
ЧЭБИ
  • ЧЕБИ:17533 ☒Н
ChemSpider
  • 180 проверятьИ
  • 1272049 Р ☒Н
  • 64077 Ю ☒Н
DrugBank
  • DB04075 ☒Н
Информационная карта ECHA100.024.899
Номер ЕС
  • 227-388-6
КЕГГ
  • С00624 ☒Н
МеШN-ацетилглутамат
CID PubChem
  • 185
  • 1560015  Р
  • 70914  Ю
Номер RTECS
  • LZ9725000 S
УНИИ
  • MA61H539YZ  S проверятьИ
  • DTXSID00859595
  • InChI=1S/C7H11NO5/c1-4(9)8-5(7(12)13)2-3-6(10)11/h5H,2-3H2,1H3,(H,8,9)(H,10,11)(H,12,13) проверятьИ
    Ключ: RFMMMVDNIPUKGG-UHFFFAOYSA-N проверятьИ
  • InChI=1S/C7H11NO5/c1-4(9)8-5(7(12)13)2-3-6(10)11/h5H,2-3H2,1H3,(H,8,9)(H,10,11)(H,12,13)/t5-/m1/s1
    Ключ: RFMMMVDNIPUKGG-RXMQYKEDSA-N
  • InChI=1S/C7H11NO5/c1-4(9)8-5(7(12)13)2-3-6(10)11/h5H,2-3H2,1H3,(H,8,9)(H,10,11)(H,12,13)/t5-/m0/s1
    Ключ: RFMMMVDNIPUKGG-YFKPBYRVSA-N
  • CC(=O)NC(CCC(=O)O)C(=O)O
Характеристики
С7Н11Н5​​​​​​
Молярная масса189,167  г·моль −1
ПоявлениеБелые кристаллы
Плотность1 г мл −1
Температура плавления191–194 °C (376–381 °F; 464–467 K)
36 г л −1
Опасности
Смертельная доза или концентрация (ЛД, ЛК):
>7 г кг −1 (перорально, крыса)
Родственные соединения
Родственные алкановые кислоты
Родственные соединения
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
☒Н проверить  ( что такое   ?)проверятьИ☒Н
Химическое соединение

N -ацетилглутаминовая кислота (также называемая N -ацетилглутамат , сокращенно NAG , химическая формула C7H11NO5 ) [2] биосинтезируется из глутамата и ацетилорнитина орнитинацетилтрансферазой, а из глутаминовой кислоты и ацетил-КоА ферментом N -ацетилглутаматсинтазой . Обратная реакция , гидролиз ацетильнойгруппы, катализируется специфической гидролазой . Это первый промежуточный продукт, участвующий в биосинтезе аргинина у прокариот и простых эукариот, и регулятор в процессе, известном как цикл мочевины , который преобразует токсичный аммиак в мочевину для выведения из организма у позвоночных.

Открытие

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

В Rhizobium внеклеточное накопление N -ацетилглутаминовой кислоты происходит из-за метаболизма, включающего гены nod-фактора на симбиотической плазмиде . Когда nod-факторы мутируют, вырабатывается меньше N -ацетилглутаминовой кислоты. [3]

Биосинтез

Прокариоты и простые эукариоты

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

Синтез орнитинацетилтрансферазы (ОАТ)

ОАТ синтезирует N -ацетилглутаминовую кислоту из глутамата и ацетилорнитина и является методом выбора для производства в прокариотах, которые способны синтезировать соединение орнитин . [4]

Н-Синтез ацетилглутаматсинтазы (NAGS)

N -ацетилглутаматсинтаза — это фермент, который служит в качестве восполнителя N -ацетилглутаминовой кислоты для восполнения любой N -ацетилглутаминовой кислоты, потерянной клеткой в ​​результате митоза или деградации. NAGS синтезирует N -ацетилглутаминовую кислоту, катализируя добавление ацетильной группы от ацетил-кофермента А к глутамату . У прокариот с нециклическим производством 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

В отличие от прокариот, NAGS у млекопитающих усиливается аргинином, а также протаминами . Он 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 в мозге, который еще предстоит определить. [4]

Биологические роли

Позвоночные и млекопитающие

У позвоночных и млекопитающих N -ацетилглутаминовая кислота является аллостерической молекулой-активатором митохондриальной карбамилфосфатсинтетазы I (CPSI), которая является первым ферментом в цикле мочевины. [6] Она запускает выработку первого промежуточного продукта цикла мочевины, карбамилфосфата . CPSI неактивна, когда N -ацетилглутаминовой кислоты нет. В печени и тонком кишечнике зависимая от N -ацетилглутаминовой кислоты CPSI производит цитруллин , второй промежуточный продукт в цикле мочевины. Распределение N -ацетилглутаминовой кислоты в клетках печени наиболее высоко 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 пиримидинов . [8]

Концентрация N -ацетилглутаминовой кислоты увеличивается, когда потребление белка увеличивается из-за накопления аммиака, который должен секретироваться через цикл 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 людей является аутосомно-рецессивным заболеванием, которое приводит к блокировке продукции мочевины, что в конечном итоге увеличивает концентрацию аммиака в крови ( гипераммониемия ). Дефицит может быть вызван дефектами в гене, кодирующем NAGS, или дефицитом предшественников, необходимых для синтеза. [4]

Бактерии

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

Корни рассады белого клевера

Rhizobium может образовывать симбиотические отношения с корнями проростков белого клевера и образовывать колонии. Внеклеточная N -ацетилглутаминовая кислота, вырабатываемая этими бактериями, оказывает три морфологических эффекта на корни проростков белого клевера: ветвление корневых волосков, набухание кончиков корней и увеличение числа клеточных делений в недифференцированных клетках, обнаруженных на самом внешнем клеточном слое корня. Это говорит о том, что N -ацетилглутаминовая кислота участвует в стимуляции митоза. Те же эффекты наблюдались на земляничном клевере , но не на бобовых . Эффекты N -ацетилглутаминовой кислоты на виды клевера были более сильными, чем эффекты от глутамина , глутамата, аргинина или аммиака . [4]

Структура

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

N -ацетилглутаминовая кислота состоит из двух карбоксильных групп и амидной группы, выступающей из второго углерода. Структура N -ацетилглутаминовой кислоты при физиологическом pH (7,4) имеет все карбоксильные группы депротонированными .

Протонная ЯМР-спектроскопия

N- ацетилглутаминовая кислота с протонами, показанными
Спектр ЯМР протона

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

13Спектроскопия ЯМР 13С

Спектр ЯМР 13С

Подобно протонному ЯМР, спектроскопия ЯМР углерода-13 ( 13 C) является методом, используемым для определения молекулярной структуры. ЯМР 13 C выявляет типы углерода, присутствующего в молекуле, на основе химических сдвигов, которые соответствуют определенным функциональным группам. N -ацетилглутаминовая кислота наиболее отчетливо проявляет карбонильные атомы углерода из-за трех карбонилсодержащих заместителей. [12]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "N-ацетил-DL-глутаминовая кислота - Сводка соединений". PubChem Compound . США: Национальный центр биотехнологической информации. 25 марта 2005 г. Идентификация . Получено 25 июня 2012 г.
  2. ^ Pubchem. "N-ацетил L-глутаминовая кислота". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Получено 2018-06-03 .
  3. ^ ab Philip-Hollingsworth S, Hollingsworth RI, Dazzo FB (сентябрь 1991 г.). "N-ацетилглутаминовая кислота: внеклеточный сигнал nod Rhizobium trifolii ANU843, который индуцирует ветвление корневых волосков и образование клубеньковых примордиев в корнях белого клевера". Журнал биологической химии . 266 (25): 16854– 8. doi : 10.1016/S0021-9258(18)55380-1 . PMID  1885611.
  4. ^ abcdef Caldovic L, Tuchman M (июнь 2003 г.). "N-ацетилглутамат и его меняющаяся роль в ходе эволюции". The Biochemical Journal . 372 (Pt 2): 279– 90. doi :10.1042/BJ20030002. PMC 1223426. PMID  12633501 . 
  5. ^ ab 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, Joseph V.; Wade, Littleton; Olson, Erik J. (ноябрь 1966 г.). «Встреча N -ацетил- L -глутаминовой кислоты в человеческом мозге». Journal of Neurochemistry . 13 (11): 1149– 1155. doi :10.1111/j.1471-4159.1966.tb04272.x. ISSN  0022-3042. PMID  5924663. S2CID  43263361.
  7. ^ 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 повторной пероральной токсичности и генотоксичности". 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 Elsevier . Elsevier. стр.  117– 122. doi :10.1016/b978-0-323-03410-4.50020-1. ISBN 978-0-323-03410-4.
  9. ^ Hession AO, Esrey EG, Croes RA, Maxwell CA (октябрь 2008 г.). " 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, Ramón Maiques S, Fita I, Rubio V (август 2003 г.). «Ход фосфора в реакции N -ацетил- L -глутаматкиназы, определенный по структурам кристаллических комплексов, включая комплекс с AlF−
    4    переходное состояние имитация". Журнал молекулярной биологии . 331 (1): 231– 44. doi :10.1016/S0022-2836(03)00716-2. PMID  12875848.
  11. ^ "Предсказать спектры ЯМР протона 1H". www.nmrdb.org . Получено 2018-06-03 .
  12. ^ "Предсказать спектры ЯМР углерода 13C". www.nmrdb.org . Получено 2018-06-03 .
  • Диаграмма на biochemj.org
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=N-ацетилглутаминовая_кислота&oldid=1104952966"