Trimethylglycin - Trimethylglycine

Trimethylglycin
Betain2.svg
Betain-from-xtal-1999-3D-balls.png
Jména
Název IUPAC
2-trimethylamonioacetát
Ostatní jména
  • Betain
  • TMG
  • glycin betain
  • N,N,N-trimethylglycin
Identifikátory
3D model (JSmol )
3537113
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
DrugBank
Informační karta ECHA100.003.174 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 203-490-6
26434
KEGG
PletivoBetain
UNII
Vlastnosti
C5H11NE2
Molární hmotnost117.146
VzhledBílá pevná látka
Bod tání 180 ° C (356 ° F; 453 K)[1] (rozkládá se)
Rozpustný
RozpustnostMetanol
Kyselost (strK.A)1.84
Farmakologie
A16AA06 (SZO)
Licenční údaje
Nebezpečí
Piktogramy GHSGHS07: Zdraví škodlivý
Signální slovo GHSVarování
H315, H319
P264, P280, P302 + 352, P305 + 351 + 338, P321, P332 + 313, P337 + 313, P362
Související sloučeniny
Příbuzný aminokyseliny
Glycin
Methylglycin
Dimethylglycin
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

Trimethylglycin (TMG) je derivát aminokyseliny který se vyskytuje v rostlinách. Trimethylglycin byl první betain objevil; původně se to jednoduše nazývalo betain protože v 19. století byl objeven v cukrová řepa.[2] Od té doby bylo objeveno mnoho dalších betainů a konkrétnější jméno glycin betain odlišuje tohle.

Struktura a reakce

Trimethylglycin je N-methylovaná aminokyselina. Je to zwitterion protože molekula obsahuje jak a kvartérní amonium karboxylová skupina. Karboxylová skupina bude částečně protonována ve vodném roztoku pod pH 4, tj. Pod pH rovným (strK.A − 2).

(CH
3)
3N+
CH
2CO−
2 (aq) + H+
 ⇌ (CH
3)
3N+
CH
2CO
2H (aq)

Demetylace TMG dává dimethylglycin.

Výroba a biochemické procesy

zpracovává se sacharóza z cukrové řepy se získá glycin betain jako a vedlejší produkt. Hodnota[je zapotřebí objasnění ] TMG se vyrovná obsahu cukru v cukrové řepě.[3]

Biosyntéza

Ve většině organismů je glycin betain biosyntetizován oxidací cholin ve dvou krocích. Meziprodukt, betain aldehyd, je generován působením enzymu mitochondriální cholin oxidázy (cholin dehydrogenáza, EC 1.1.99.1). Betainaldehyd se dále oxiduje v mitochondrie u myší betain pomocí enzymu betain aldehyddehydrogenázy (EC 1.2.1.8).[4][5] U lidí se aktivita betain aldehydu provádí nespecifickým enzymem cystosolická aldehyddehydrogenáza (EC 1.2.1.3) [6]

Biologická funkce

TMG je organická látka osmolyt. Cukrová řepa byla pěstována z mořská řepa, který k přežití ve slaných půdách pobřežních oblastí vyžaduje osmolyty. TMG se také vyskytuje ve vysokých koncentracích (~ 10 mM) u mnoha mořských bezobratlých, jako jsou např korýši a měkkýši. Slouží jako silný lákavý přitažlivý prostředek pro všeobecné masožravce, jako je dravec mořský slimák Pleurobranchaea californica.[7]

TMG je důležitý kofaktor v methylace, proces, který se vyskytuje při darování každé savčí buňky methylové skupiny (–CH3) pro další procesy v těle. Mezi tyto procesy patří syntéza neurotransmitery jako dopamin a serotonin. Methylace je také nutná pro biosyntézu melatonin a elektronový transportní řetězec složka koenzym Q10, stejně jako methylace DNA pro epigenetiku.

Hlavním krokem v methylačním cyklu je remethylace homocystein, sloučenina, která se přirozeně generuje během demetylace esenciální aminokyseliny methionin. Přes svou přirozenou tvorbu byl homocystein spojován se záněty, depresemi, specifickými formami demence a různými typy vaskulárních onemocnění. Proces remetylace, který detoxikuje homocystein a přeměňuje ho zpět na methionin, může nastat kteroukoli ze dvou cest. Cesta přítomná prakticky ve všech buňkách zahrnuje enzym methionin syntáza (MS), což vyžaduje vitamin B12 jako kofaktor a také na tom nepřímo závisí folát a další Vitamíny skupiny B.. Druhá cesta (u většiny savců omezena na játra a ledviny) zahrnuje betain-homocystein methyltransferáza (BHMT) a jako kofaktor vyžaduje TMG. Za normálních fyziologických podmínek obě cesty přispívají rovnoměrně k odstranění homocysteinu v těle[8]. Další degradace betainu prostřednictvím enzymu dimethylglycin dehydrogenáza produkuje folát, čímž přispívá zpět k methionin syntáze. Betain se tedy podílí na syntéze mnoha biologicky důležitých molekul a může být ještě důležitější v situacích, kdy hlavní cesta pro regeneraci methioninu z homocysteinu byla narušena genetickými polymorfismy, jako jsou mutace v genu MS.

TMG v zemědělství a akvakultuře

Tovární farmy doplněk krmivo s TMG a lysin zvýšit dobytek svalová hmota (a tedy „výtěžek jatečně upraveného těla“, množství použitelného masa).

Lososové farmy aplikujte TMG na zmírnění osmotického tlaku na buňky ryb, když pracovníci přenášejí ryby ze sladké vody do slané vody.[3][9]

Suplementace TMG snižuje množství tuková tkáň u prasat; výzkum na lidských subjektech však neprokázal žádný vliv na tělesnou hmotnost, složení těla nebo výdej klidové energie.[10]

TMG v lidské stravě

TMG v potravinách
JídloTMG (mg / 100 g)
Quinoa630
Špenát577
Pšenice otruby360
Jehněčí kajuty332
Červená řepa256

Doplněk stravy

Ačkoli suplementace TMG snižuje množství tuková tkáň u prasat výzkum na lidských subjektech neprokázal žádný vliv na tělesnou hmotnost, složení těla nebo výdej klidové energie, pokud byl použit ve spojení s nízkokalorickou dietou.[10] The Úřad pro kontrolu potravin a léčiv Spojených států schváleno bezvodý trimethylglycin (známé také pod značkou Cystadane) pro léčbu homocystinurie, onemocnění způsobené abnormálně vysokou homocystein úrovně při narození.[11] TMG se také používá jako hydrochlorid sůl (prodávaný jako betain hydrochlorid nebo betain HCl). Betain hydrochlorid byl kdysi povolen volně prodejné (OTC) léky jako žaludeční pomůcka ve Spojených státech. Americký kodex federálních předpisů, hlava 21, oddíl 310.540, který vstoupil v platnost 10. listopadu 1993, zakazoval použití betain-hydrochloridu v OTC produktech z důvodu nedostatečných důkazů pro jeho klasifikaci jako „obecně uznávané jako bezpečné a účinné“.[12]

Může způsobit přídatné TMG průjem, žaludeční nevolnost nebo nevolnost. Doplnění TMG snižuje homocystein, ale také zvyšuje LDL-cholesterol.[13]

Další použití: PCR

Trimethylglycin může působit jako adjuvans z polymerázová řetězová reakce (PCR) a další DNA polymeráza - testy založené na jako Sekvenování DNA. Neznámým mechanismem pomáhá při prevenci sekundárních struktur v molekulách DNA a předchází problémům spojeným s amplifikací a sekvenováním oblastí bohatých na GC. Trimethylglycin vyrábí guanosin a cytidin (silná pojiva) se chovají s termodynamikou podobnou jako u thymidin a adenosin (slabá pojiva). Experimentem bylo stanoveno, že se nejlépe používá při konečné koncentraci 1 M.[14]

Spekulativní použití

Laboratorní studie a dvě klinické studie ukázaly, že TMG je potenciální léčba nealkoholických nápojů steatohepatitida.[15][16][17]

TMG bylo navrženo jako léčba deprese. Teoreticky by se to zvýšilo S-adenosylmethionin (SAMe) remetylací homocysteinu. Stejného výsledku homocysteinu s methioninem lze dosáhnout doplněním kyseliny listové a vitaminu B12, methionin pak slouží jako předzvěst syntézy SAMe. Ukázalo se, že SAMe jako doplněk stravy funguje jako nespecifické antidepresivum.[18]

Výzkum s cílem vyvinout bezpečné pro životní prostředí biomimetické potahy lodí používá TMG mimo jiné jako netoxický antivegetativní nátěr[Citace je zapotřebí ].

IEX iontoměničová chromatografie

V knize Amersham Biosciences / GE Healthcare, Ion Exchange Chromatography & Chromatofocusing - Principles and Methods, strana 48. „Zwitteriontové přísady, jako je betain, mohou zabránit srážení a mohou být použity ve vysokých koncentracích bez ovlivnění gradientové eluce“[Citace je zapotřebí ]

Reference

  1. ^ Acheson, R. M .; Bond, G. J. F. (1956). "52. Adiční reakce heterocyklických sloučenin. Část II. Fenanthridin a methylacetylendikarboxylát v methanolu". J. Chem. Soc. 1956: 246. doi:10.1039 / JR9560000246.
  2. ^ Schiweck, Hubert; Clarke, Margaret; Pollach, Günter. "Cukr". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a25_345.pub2.
  3. ^ A b Mäkelä, P. (2004). "Agro-průmyslové využití glycinbetainu". Sugar Tech. 6 (4): 207–212. doi:10.1007 / BF02942500. hdl:10138/312331. S2CID  25219649.
  4. ^ Kempf, B .; Bremer, E. (1998). "Příjem a syntéza kompatibilních rozpuštěných látek jako reakce mikrobiálního stresu na prostředí s vysokou osmolalitou". Oblouk. Microbiol. 170 (5): 319–330. doi:10,1007 / s002030050649. PMID  9818351. S2CID  8045279.
  5. ^ „BRENDA - Informace o EC 1.2.1.8 - betain-aldehyddehydrogenáza“. Brenda-enzymes.org. Citováno 2016-07-07.
  6. ^ Chern, M. K .; Pietruszko, R. (1999). „Důkazy pro mitochondriální lokalizaci betain-aldehyddehydrogenázy v játrech potkanů: čištění, charakterizace a srovnání s lidským cytoplazmatickým izoenzymem E3“. Biochemie a buněčná biologie. 77 (3): 179–187. doi:10.1139 / o99-030. PMID  10505788.
  7. ^ Gillette, R .; Huang, R. C .; Hatcher, N .; Moroz, L. L. (březen 2000). „Potenciál analýzy nákladů a přínosů při krmení dravého šneka integrací hladu, chuti a bolesti“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 97 (7): 3585–3590. Bibcode:2000PNAS ... 97,3585G. doi:10.1073 / pnas.97.7.3585. PMC  16283. PMID  10737805.
  8. ^ Finkelstein, J. D. (1998-03-24). "Metabolismus homocysteinu: cesty a regulace". European Journal of Pediatrics. 157 (S2): S40 – S44. doi:10,1007 / pl00014300. ISSN  0340-6199. PMID  9587024.
  9. ^ Xue, M .; Xie, S .; Cui, Y. (2004). "Účinek krmného stimulantu na adaptaci krmení kapra gibel Carassius auratus gibelio (Bloch), krmená strava s nahrazením rybí moučky masokostní moučkou “. Akvakult. Res. 35 (5): 473–482. doi:10.1111 / j.1365-2109.2004.01041.x.
  10. ^ A b Schwab, U .; Törrönen, A .; Toppinen, L .; et al. (Listopad 2002). „Suplementace betainem snižuje koncentrace homocysteinu v plazmě, ale neovlivňuje tělesnou hmotnost, složení těla ani výdej klidové energie u lidských subjektů“. Dopoledne. J. Clin. Nutr. 76 (5): 961–967. doi:10.1093 / ajcn / 76.5.961. PMID  12399266.
  11. ^ Holm, P. I .; Ueland, P. M .; Vollset, S.E .; et al. (Únor 2005). „Stav betainu a folátu jako kooperativní determinanty plazmatického homocysteinu u lidí“. Arterioskler. Tromb. Vasc. Biol. 25 (2): 379–385. doi:10.1161 / 01.ATV.0000151283.33976.e6. PMID  15550695.
  12. ^ „CFR - Kodex federálních předpisů, hlava 21“. US Food & Drug Administration.
  13. ^ Olthof MR, van Vliet T, Verhoef P, Zock PL, Katan MB (2005). „Účinek živin snižujících homocystein na lipidy v krvi: výsledky čtyř randomizovaných, placebem kontrolovaných studií u zdravých lidí“. PLOS Med. 2 (5): e135. doi:10.1371 / journal.pmed.0020135. PMC  1140947. PMID  15916468.
  14. ^ Henke, W .; Herdel, K .; Jung, K .; Schnorr, D .; Loening, S.A. (říjen 1997). „Betain zlepšuje PCR amplifikaci DNA sekvencí bohatých na GC“. Nucleic Acids Res. 25 (19): 3957–3958. doi:10.1093 / nar / 25.19.3957. PMC  146979. PMID  9380524.
  15. ^ Angulo, P .; Lindor, K. D. (2001). "Léčba nealkoholických tuků v játrech: současné a nově vznikající terapie". Semin. Liver Dis. 21 (1): 81–88. doi:10.1055 / s-2001-12931. PMID  11296699.
  16. ^ Abdelmalek, M. F .; Sanderson, S.O .; Angulo, P .; et al. (Prosinec 2009). „Betain pro nealkoholické tukové onemocnění jater: výsledky randomizované placebem kontrolované studie“. Hepatologie. 50 (6): 1818–26. doi:10.1002 / hep.23239. PMID  19824078.
  17. ^ Miglio, F .; Rovati, L. C .; Santoro, A .; Setnikar, I. (srpen 2000). „Účinnost a bezpečnost perorálního betain-glukuronátu u nealkoholické steatohepatitidy. Dvojitě zaslepená, randomizovaná, placebem kontrolovaná prospektivní klinická studie s paralelními skupinami“. Arzneimittelforschung. 50 (8): 722–7. doi:10.1055 / s-0031-1300279. PMID  10994156.
  18. ^ Mischoulon D, Fava M (2002). „Role S-adenosyl-L-methioninu v léčbě deprese: přehled důkazů“. Dopoledne. J. Clin. Nutr. 76 (5): 1158S – 61S. doi:10.1093 / ajcn / 76.5.1158s. PMID  12420702.

externí odkazy