Arginin - Arginine

Arginin
Skeletal formula of arginine
Jména
Ostatní jména
Kyselina 2-amino-5-guanidinopentanová
Identifikátory
3D model (JSmol )
3DMet
1725411, 1725412 R, 1725413 S
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
DrugBank
Informační karta ECHA100.000.738 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 230-571-3
364938 R
KEGG
PletivoArginin
Číslo RTECS
  • CF1934200 S
UNII
Vlastnosti
C6H14N4Ó2
Molární hmotnost174.204 g · mol−1
VzhledBílé krystaly
ZápachBez zápachu
Bod tání 260 ° C; 500 ° F; 533 tis
Bod varu 368 ° C (694 ° F; 641 K)
14,87 g / 100 ml (20 ° C)
Rozpustnostmálo rozpustný v ethanol
nerozpustný v ethylether
log P−1.652
Kyselost (strK.A)2,18 (karboxyl), 9,09 (amino), 13,2 (guanidino)
Termochemie
232,8 J K.−1 mol−1 (při 23,7 ° C)
250,6 J K.−1 mol−1
−624,9– −622,3 kJ mol−1
−3,7396– -3,7370 MJ mol−1
Farmakologie
B05XB01 (SZO) S
Nebezpečí
Bezpečnostní listVidět: datová stránka
www.sigmaaldrich.com
Piktogramy GHSGHS07: Zdraví škodlivý
Signální slovo GHSVarování
H319
P305 + 351 + 338
Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC):
5110 mg / kg (potkan, orálně)
Související sloučeniny
Související alkanové kyseliny
Související sloučeniny
Stránka s doplňkovými údaji
Index lomu (n),
Dielektrická konstanta (εr), atd.
Termodynamické
data
Fázové chování
pevná látka - kapalina - plyn
UV, IR, NMR, SLEČNA
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Arginin, také známý jako l-arginin (symbol Arg nebo R),[1] je α-aminokyselina který se používá při biosyntéze bílkoviny.[2] Obsahuje α-amino skupina, α-karboxylová kyselina skupina a postranní řetězec sestávající z 3-uhlíku alifatický přímý řetěz končící a guanidino skupina. Při fyziologickém pH je karboxylová kyselina deprotonována (-CO)−), je aminoskupina protonována (-NH3+) a guanidinová skupina je také protonována za vzniku guanidiniové formy (-C- (NH2)2+), čímž se z argininu stala nabitá alifatická aminokyselina.[3] To je předchůdce pro biosyntézu oxid dusnatý. to je kódovaný podle kodony CGU, CGC, CGA, CGG, AGA a AGG.

Arginin je klasifikován jako semesenciální nebo podmíněně esenciální aminokyselina, v závislosti na vývojovém stadiu a zdravotním stavu jedince.[4] Předčasně narozené děti nejsou schopny interně syntetizovat nebo vytvářet arginin, což pro ně činí aminokyselinu nutričně nezbytnou.[5] Většina zdravých lidí nemusí arginin doplňovat, protože je součástí všech potravin obsahujících bílkoviny[6] a mohou být syntetizovány v těle z glutamin přes citrulin.[7]

Dějiny

Arginin byl poprvé izolován v roce 1886 z žlutý vlčí bob sazenice německého chemika Ernst Schulze a jeho asistent Ernst Steiger.[8][9] Pojmenoval to z řečtiny árgyros (ἄργυρος) znamená „stříbro“ kvůli stříbřitě bílému vzhledu krystalů dusičnanu argininu.[10] V roce 1897 určili Schulze a Ernst Winterstein (1865–1949) strukturu argininu.[11] Schulze a Winterstein syntetizovali arginin z ornitin a kyanamid v roce 1899,[12] ale určité pochybnosti o struktuře argininu přetrvávaly[13] dokud Sørensen syntéza z roku 1910.[14]

Zdroje

Výroba

Tradičně se získává hydrolýzou různých levných zdrojů bílkovin, jako je např želatina.[15] Komerčně se získává fermentací. Tímto způsobem lze vyrobit 25-35 g / litr za použití glukózy jako zdroje uhlíku.[16]

Zdroje stravy

Arginin je podmíněně esenciální aminokyselina u lidí a hlodavců,[17] jak to může být vyžadováno v závislosti na zdravotním stavu nebo životním cyklu jedince. Například zatímco zdraví dospělí mohou uspokojovat své vlastní požadavky na arginin, nezralí a rychle rostoucí jedinci vyžadují arginin ve své stravě,[18] a je také nezbytné při fyziologickém stresu, například při zotavení z popálenin, zranění a sepse,[18] nebo když tenké střevo a ledviny, které jsou hlavními místy biosyntézy argininu, byly poškozeny.[17] Je to však pro ptáky esenciální aminokyselina, protože nemají močovinový cyklus.[19] U některých masožravců, například koček, psů[20] a fretky, arginin je nezbytný,[17] protože po jídle jsou velmi efektivní proteinový katabolismus vyrábí velké množství amoniak které je třeba zpracovat močovinovým cyklem, a pokud není přítomen dostatek argininu, může být výsledná toxicita amoniaku smrtelná.[21] V praxi to není problém, protože maso obsahuje dostatek argininu, aby se této situaci zabránilo.[21]

Mezi živočišné zdroje argininu patří maso, mléčné výrobky a vejce,[22][23] a rostlinné zdroje zahrnují semena všech druhů, například zrna, fazole a ořechy.[23]

Biosyntéza

Arginin je syntetizován z citrulin v metabolismus argininu a prolinů sekvenčním působením cytosolických enzymů argininosukcinát syntetáza a argininosukcinát lyáza. Jedná se o energeticky nákladný proces, protože pro každou molekulu argininosukcinát která je syntetizována, jedna molekula adenosintrifosfát (ATP) se hydrolyzuje na adenosinmonofosfát (AMP), konzumující dva ekvivalenty ATP.

Citrulin lze odvodit z několika zdrojů:

Cesty spojující arginin, glutamin, a prolin jsou obousměrné. Čisté využití nebo produkce těchto aminokyselin tedy velmi závisí na typu buňky a vývojovém stadiu.

Biosyntéza argininu.

Na celém těle dochází k syntéze argininu hlavně prostřednictvím intestinální-renální osy: epitelové buňky z tenké střevo vyrábět citrulin, zejména z glutamin a glutamát, který je veden v krevním řečišti do buňky proximálního tubulu z ledviny, které extrahují citrulin z oběhu a přeměňují ho na arginin, který se vrací do oběhu. To znamená, že zhoršená funkce tenkého střeva nebo ledvin může snížit syntézu argininu a zvýšit stravovací požadavky.

Syntéza argininu z citrulinu se také vyskytuje na nízké úrovni v mnoha jiných buňkách a buněčná kapacita pro syntézu argininu může být výrazně zvýšena za okolností, které zvyšují produkci indukovatelný NOS. To umožňuje, aby byl citrulin, vedlejší produkt produkce oxidu dusnatého katalyzovaný NOS, recyklován na arginin cestou známou jako cesta citrulin-NO nebo arginin-citrulin. To dokazuje skutečnost, že v mnoha typech buněk může být syntéza NO do určité míry podporována citrulinem, nejen argininem. Tato recyklace však není kvantitativní, protože citrulin se hromadí v buňkách produkujících NO spolu s dusičnan a dusitany, stabilní konečné produkty rozkladu NO.[24]

Funkce

Arginin hraje důležitou roli v buněčné dělení, hojení ran odstranění amoniaku z těla, imunitní funkce,[25] a uvolňování hormonů.[4][26][27] Je předchůdcem syntézy oxid dusnatý (NE),[28] což je důležité při regulaci krevní tlak.[29][30][31]

Proteiny

Argininův postranní řetězec je amfipatický, protože při fyziologickém pH obsahuje pozitivně nabitou guanidiniovou skupinu, která je na konci hydrofobní vysoce polární alifatický uhlovodíkový řetězec. Protože globulární proteiny mají hydrofobní vnitřky a hydrofilní povrchy,[32] arginin se obvykle nachází na vnější straně proteinu, kde hydrofilní skupina hlav může interagovat s polárním prostředím, například účastnit se vodíkové vazby a solné mosty.[33] Z tohoto důvodu se často vyskytuje na rozhraní mezi dvěma proteiny.[34] Alifatická část postranního řetězce někdy zůstává pod povrchem proteinu.[33]

Argininové zbytky v bílkovinách mohou být sníženy pomocí PAD enzymů za vzniku citrulinu, v a posttranslační modifikace proces volal citrulinace To je důležité při vývoji plodu, je součástí normálního imunitního procesu, stejně jako řízení genové exprese, ale je také významné u autoimunitní onemocnění.[35]:275 Další posttranslační modifikace argininu zahrnuje methylace podle bílkovin methyltransferázy.[35]:176

Předchůdce

Arginin je bezprostředním prekurzorem NO, důležité signální molekuly, která může působit jako druhý posel, stejně jako mezibuněčný posel, který reguluje vazodilataci a má také funkce v reakci imunitního systému na infekci.

Arginin je také předchůdcem močovina, ornitin, a agmatin; je nezbytný pro syntézu kreatin; a lze je také použít pro syntézu polyaminy (hlavně prostřednictvím ornitinu a v menší míře prostřednictvím agmatinu, citrulinu a glutamátu.) asymetrický dimethylarginin (ADMA), blízký příbuzný, inhibuje reakci oxidu dusnatého; proto je ADMA považován za značku pro cévní onemocnění, stejně jako L-arginin je považován za známku zdravého endotel.

Struktura

Delokalizace náboje v guanidiniové skupině l-Arginin

The aminokyselina postranní řetěz argininu sestává z 3-uhlíku alifatický přímý řetěz, jehož distální konec je zakryt a guanidinium skupina, která má strK.A 12,48, a proto je vždy protonován a kladně nabitý při fyziologickém pH. Kvůli časování mezi dvojnou vazbou a dusíkem osamělé páry, je kladný náboj delokalizován, což umožňuje vznik násobku Vodíkové vazby.

Výzkum

Růstový hormon

Intravenózně podávaný arginin se používá při stimulačních testech růstového hormonu[36] protože stimuluje sekreci růstový hormon.[37] Přehled klinických studií dospěl k závěru, že orální arginin zvyšuje růstový hormon, ale snižuje sekreci růstového hormonu, která je obvykle spojena s cvičením.[38] Novější studie však uvádí, že ačkoli orální arginin zvyšuje plazmatické hladiny L-arginin nezpůsobil zvýšení růstového hormonu.[39]

Vysoký krevní tlak

Metaanalýza to ukázala L-arginin snižuje krevní tlak se sdruženými odhady 5,4 mmHg pro systolický krevní tlak a 2,7 mmHg pro diastolický krevní tlak.[31]

Doplněk s l-arginin snižuje diastolický krevní tlak a prodlužuje těhotenství u žen s gestační hypertenze, včetně žen s vysokým krevním tlakem jako součást preeklampsie. Nesnížil systolický krevní tlak ani se nezlepšil váha při narození.[40]

Schizofrenie

Jak kapalinová chromatografie, tak kapalinová chromatografie / hmotnostní spektrometrické testy zjistily, že mozková tkáň zemřelého schizofrenici ukazuje změněný metabolismus argininu. Testy také potvrdily významně snížené hladiny kyseliny y-aminomáselné (GABA), ale zvýšily se agmatin koncentrace a poměr glutamát / GABA v případech schizofrenie. Regresní analýza ukázala pozitivní korelace mezi aktivitou arginázy a věkem nástupu onemocnění a mezi hladinou L-ornithinu a dobou trvání nemoci. Klastrové analýzy navíc odhalily, že L-arginin a jeho hlavní metabolity L-citrulin, L-ornithin a agmatin tvořily odlišné skupiny, které byly ve skupině schizofrenie pozměněny. Navzdory tomu je biologický základ schizofrenie stále nedostatečně pochopen, řada faktorů, jako je hyperfunkce dopaminu, glutamátergická hypofunkce, deficity GABAergic, dysfunkce cholinergního systému, citlivost na stres a narušení neurového vývoje, byla spojena s etiologií a / nebo patofyziologií nemoc.[41]

Viz také

Bezpečnost

L-arginin je uznáván jako bezpečný (stav GRAS) při příjmu až 20 gramů denně.[42]

Reference

  1. ^ „Nomenklatura a symbolika pro aminokyseliny a peptidy“. Smíšená komise IUPAC-IUB pro biochemickou nomenklaturu. 1983. Archivovány od originál dne 9. října 2008. Citováno 5. března 2018.
  2. ^ Smíšená komise IUPAC-IUBMB pro biochemickou nomenklaturu. „Nomenklatura a symbolika pro aminokyseliny a peptidy“. Doporučení pro organickou a biochemickou nomenklaturu, symboly a terminologii atd. Archivováno z původního dne 29. května 2007. Citováno 2007-05-17.
  3. ^ Glasel JA, Deutscher MP (1995-11-20). Úvod do biofyzikálních metod pro výzkum proteinů a nukleových kyselin. Akademický tisk. p. 456. ISBN  978-0-08-053498-5.
  4. ^ A b Tapiero H, Mathé G, Couvreur P, Tew KD (listopad 2002). „L-arginin“. (Posouzení). Biomedicína a farmakoterapie. 56 (9): 439–445. doi:10.1016 / s0753-3322 (02) 00284-6. PMID  12481980.
  5. ^ Wu G, Jaeger LA, Bazer FW, Rhoads JM (srpen 2004). „Nedostatek argininu u předčasně narozených dětí: biochemické mechanismy a důsledky výživy“. (Posouzení). The Journal of Nutritional Biochemistry. 15 (8): 442–51. doi:10.1016 / j.jnutbio.2003.11.010. PMID  15302078.
  6. ^ "Léky a doplňky argininu". Citováno 15. ledna 2015.
  7. ^ Skipper, Annalynn (1998). Příručka dietetika pro enterální a parenterální výživu. Jones & Bartlett Learning. p. 76. ISBN  978-0-8342-0920-6.
  8. ^ Apel F (červenec 2015). „Biographie von Ernst Schulze“ (PDF). Citováno 2017-11-06.
  9. ^ Schulze E, Steiger E (1887). „Ueber das Arginin“ [Na argininu]. Zeitschrift für Physiologische Chemie. 11 (1–2): 43–65.
  10. ^ „BIOETYMOLOGIE: PŮVOD V BIO-ZDRAVOTNÍCH PODMÍNKÁCH: arginin (Arg R)“. Citováno 25. července 2019.
  11. ^ Schulze E, Winterstein E (září 1897). „Ueber ein Spaltungs-product des Arginins“ [Na štěpném produktu argininu]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (v němčině). 30 (3): 2879–2882. doi:10,1002 / cber.18970300389. Struktura argininu je uvedena na str. 2882.
  12. ^ Schulze E, Winterstein E (říjen 1899). „Ueber die Constitution des Arginins“ [O složení argininu]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (v němčině). 32 (3): 3191–3194. doi:10,1002 / cber.18990320385.
  13. ^ Cohen JB (1919). Organická chemie pro pokročilé, 3. část (2. vyd.). New York, New York, USA: Longmans, Green & Co. str. 140.
  14. ^ Sölrensen SP (leden 1910). „Über die Synthese des dl-Argininy (α-amino-δ-guanido-n-valeriansäure) und der isomeren α-Guanido-δ-amino-n-valeriansäure " [O syntéze racemického argininu (α-amino-δ-guanido-n-valerová kyselina) a izomerního a-guanido-δ-amino-n-valerová kyselina]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (v němčině). 43 (1): 643–651. doi:10.1002 / cber.191004301109.
  15. ^ Brand, E .; Sandberg, M. (1932). „Hydrochlorid d-argininu“. Org. Synth. 12: 4. doi:10.15227 / orgsyn.012.0004.
  16. ^ Drauz, Karlheinz; Grayson, Ian; Kleemann, Axel; Krimmer, Hans-Peter; Leuchtenberger, Wolfgang; Weckbecker, Christoph (2006). "Aminokyseliny". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a02_057.pub2.
  17. ^ A b C Ignarro LJ (2000-09-13). Oxid dusnatý: biologie a patobiologie. Akademický tisk. p. 189. ISBN  978-0-08-052503-7.
  18. ^ A b Borlase BC (1994). Enterální výživa. Jones & Bartlett Learning. p. 48. ISBN  978-0-412-98471-6.
  19. ^ Freedland RA, Briggs S (06.12.2012). Biochemický přístup k výživě. Springer Science & Business Media. p. 45. ISBN  9789400957329.
  20. ^ Nutriční požadavky psů. Národní akademie Press. 1985. s. 65. ISBN  978-0-309-03496-8.
  21. ^ A b Wortinger A, Burns K (06.06.2015). Řízení výživy a nemocí pro veterinární techniky a zdravotní sestry. John Wiley & Sons. p. 232. ISBN  978-1-118-81108-5.
  22. ^ Spano MA, Kruskall LJ, Thomas DT (2017-08-30). Výživa pro sport, cvičení a zdraví. Lidská kinetika. p. 240. ISBN  978-1-4504-1487-6.
  23. ^ A b Watson RR, Zibadi S (2012-11-28). Bioaktivní dietní faktory a rostlinné extrakty v dermatologii. Springer Science & Business Media. p. 75. ISBN  978-1-62703-167-7.
  24. ^ Morris SM (říjen 2004). "Enzymy metabolismu argininu". (Posouzení). The Journal of Nutrition. 134 (10 Suppl): 2743S – 2747S, diskuze 2765S – 2767S. doi:10.1093 / jn / 134.10.2743S. PMID  15465778.
  25. ^ Mauro C, Frezza C (2015-07-13). Metabolické výzvy imunitních buněk ve zdraví a nemoci. Frontiers Media SA. p. 17. ISBN  9782889196227.
  26. ^ Stechmiller JK, Childress B, Cowan L (únor 2005). "Doplnění argininu a hojení ran". (Posouzení). Výživa v klinické praxi. 20 (1): 52–61. doi:10.1177/011542650502000152. PMID  16207646.
  27. ^ Witte MB, Barbul A (2003). "Fyziologie argininu a její důsledky pro hojení ran". (Posouzení). Oprava a regenerace ran. 11 (6): 419–23. doi:10.1046 / j.1524-475X.2003.11605.x. PMID  14617280. S2CID  21239136.
  28. ^ Andrew PJ, Mayer B (srpen 1999). "Enzymatická funkce syntáz oxidu dusnatého". (Posouzení). Kardiovaskulární výzkum. 43 (3): 521–31. doi:10.1016 / S0008-6363 (99) 00115-7. PMID  10690324.
  29. ^ Gokce N (říjen 2004). "L-arginin a hypertenze". The Journal of Nutrition. 134 (10 doplňků): 2807S – 2811S, diskuse 2818S – 2819S. doi:10.1093 / jn / 134.10.2807S. PMID  15465790.
  30. ^ Rajapakse NW, De Miguel C, Das S, Mattson DL (prosinec 2008). „Exogenní L-arginin zlepšuje hypertenzi a poškození ledvin u potkanů ​​vyvolanou angiotensinem II“. (hlavní). Hypertenze. 52 (6): 1084–90. doi:10.1161 / HYPERTENSIONAHA.108.114298. PMC  2680209. PMID  18981330.
  31. ^ A b Dong JY, Qin LQ, Zhang Z, Zhao Y, Wang J, Arigoni F, Zhang W (prosinec 2011). „Efekt orálního doplňování L-argininu na krevní tlak: metaanalýza randomizovaných, dvojitě zaslepených, placebem kontrolovaných studií“. Posouzení. American Heart Journal. 162 (6): 959–65. doi:10.1016 / j.ahj.2011.09.012. PMID  22137067.
  32. ^ Mathews CK, Van Holde KE, Ahern KG (2000). Biochemie (3. vyd.). San Francisco, Kalifornie: Benjamin Cummings. str.180. ISBN  978-0805330663. OCLC  42290721.
  33. ^ A b Barnes MR (2007-04-16). Bioinformatika pro genetiky: Bioinformatický základ pro analýzu genetických dat. John Wiley & Sons. p. 326. ISBN  9780470026199.
  34. ^ Kleanthous C (2000). Rozpoznávání proteinů a proteinů. Oxford University Press. p. 13. ISBN  9780199637607.
  35. ^ A b Griffiths JR, Unwin RD (2016-10-12). Analýza posttranslačních modifikací proteinů hmotnostní spektrometrií. John Wiley & Sons. ISBN  9781119250883.
  36. ^ Americká národní lékařská knihovna (září 2009 Test stimulace růstového hormonu
  37. ^ Alba-Roth J, Müller OA, Schopohl J, von Werder K (prosinec 1988). „Arginin stimuluje sekreci růstového hormonu potlačením sekrece endogenního somatostatinu“. The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 67 (6): 1186–9. doi:10.1210 / jcem-67-6-1186. PMID  2903866. S2CID  7488757.
  38. ^ Kanaley JA (leden 2008). "Růstový hormon, arginin a cvičení". Aktuální názor na klinickou výživu a metabolickou péči. 11 (1): 50–4. doi:10.1097 / MCO.0b013e3282f2b0ad. PMID  18090659. S2CID  22842434.
  39. ^ Forbes SC, Bell GJ (červen 2011). „Akutní účinky nízké a vysoké dávky orálního doplňování L-argininu u mladých aktivních mužů v klidu“. Aplikovaná fyziologie, výživa a metabolismus. 36 (3): 405–11. doi:10.1139 / h11-035. PMID  21574873.
  40. ^ Gui S, Jia J, Niu X, Bai Y, Zou H, Deng J, Zhou R (březen 2014). „Suplementace argininu pro zlepšení výsledků u matek a novorozenců u hypertenzní poruchy těhotenství: systematický přehled“. (Posouzení). Journal of the Renin-Angiotensin-Aldosterone System. 15 (1): 88–96. doi:10.1177/1470320313475910. PMID  23435582.
  41. ^ Liu, P; Jing, Y; Collie, ND; Dean, B; Bilkey, DK; Zhang, H (16. srpna 2016). „Změněný metabolismus argininu v mozku u schizofrenie“. Translační psychiatrie. 6 (8): e871. doi:10.1038 / tp.2016.144. PMC  5022089. PMID  27529679.
  42. ^ Shao A, Hathcock JN (duben 2008). "Hodnocení rizik pro aminokyseliny taurin, L-glutamin a L-arginin". Regulační toxikologie a farmakologie. 50 (3): 376–99. doi:10.1016 / j.yrtph.2008.01.004. PMID  18325648.

externí odkazy