Asparagín

Asparagín
Asparagín
Všeobecné vlastnosti
Sumárny vzorec	C4H8N2O3
Systematický názov	kyselina 2-amino-3-karbamoylpropánová
Synonymá	(mono)amid kyseliny asparágovej
Fyzikálne vlastnosti
Molekulová hmotnosť	132,12 g/mol
Teplota varu	235 °C
Bezpečnosť Globálny harmonizovaný systém klasifikácie a označovania chemikálií Spoľahlivé zdroje pre klasifikáciu látky podľa kritérií GHS nie sú k dispozícii. Európska klasifikácia látok Hrozby Neznámy parameter Vety R R? Vety S S? NFPA 704
Ďalšie informácie
Číslo CAS	70-47-3
EINECS číslo	200-735-9
Pokiaľ je to možné a bežné, používame jednotky sústavy SI. Ak nie je hore uvedené inak, údaje sú za normálnych podmienok.
Chemický portál

Asparagín (skratka Asn alebo N[1]) je amid kyseliny asparágovej. Jeho L-forma patrí medzi 20 proteínogénnych aminokyselín, z ktorých sú syntetizované bielkoviny. Je to polárna alifatická α-aminokyselina, ktorá je kódovaná kodónmi AAU a AAC.

Vo voľnej forme je zásobárňou dusíka v organizmoch.^[chýba zdroj]

História

Asparagín ako prví izolovali v roku 1806 francúzski chemici Louis Nicolas Vauquelin and Pierre Jean Robiquet. Izolovali ho zo šťavy špargľe,[2][3] v ktorej sa nachádza vo významnom množstvo, preto je nej pomenovaný (z latinského názvu, Asparagus). Asparagín bola prvá izolovaná aminokyselina.[4]

O tri roky neskôr, v roku 1809, identifikoval Pierre Jean Robiquet látku z koreňa sladkého drievka, ktorá mala vlastnosti podobné asparagínu.[5] V roku 1828 túto látku identifikoval Auguste-Arthur Plisson ako asparagín.[6][7]

Určenie štruktúry asparagínu vyžadovalo dekády výskumu. Jeho stechiometrický vzorec určili v roku 1833 Antoine François Boutron Charlard and Théophile-Jules Pelouze. V tom istom roku ukázal Justus von Liebig presnejší vzorec.[8][9] V roku 1846 taliansky chemik Raffaele Piria urobil reakciu asparagínu s kyselinou dusičnou, čo viedlo k odštiepeniu aminoskupín asparagínu za vzniku kyseliny jablčnej.[10][11] Vďaka tomu sa zistilo, že asparagín má štvoruhlíkatý reťazec. Piria si myslel, že je to diamid kyseliny jablčnej,[12] ale v roku 1862 ukázal nemecký chemik Hermann Kolbe, že tento predpoklad je nesprávny a namiesto toho usúdil, že je to amid amínu kyseliny jantárovej.[13] V roku 1886 objavil taliansky chemik Arnaldo Piutti zrkadlový obraz (enantiomér) prírodne sa vyskytujúcej formy asparagínu, ktorý mal mnoho podobných vlastností, ale líšil sa od asparagínu.[14] Keďže presná štruktúra asparagínu stále nebola známa – presná poloha aminoskupiny nebola presne určená – Piutti syntetizoval asparagín a publikoval jeho skutočnú štruktúru v roku 1888.[15]

Metabolizmus

Asparagín je neesenciálna aminokyselina, čo znamená, že si ju ľudský organizmus dokáže sám syntetizovať. Vzniká amidáciou aspartátu pôsobením asparagínsyntázy:[16]

aspartát + glutamín + ATP → asparagín + glutamát + AMP + PP_i

Aspartát vzniká z oxalacetátu, ktorý pochádza z citrátového cyklu.[16] Pri rozklade asparagínu dochádza k opačnému procesu, jeho deamidáciu katalyzuje asparagináza. To z asparagínu robí glukogénnu aminokyselinu.[16] Asparaginázu je možné použiť ako liek pri liečbe niektorých druhov rakovín, kde rakovinové bunky vyžadujú prísun asparagínu z krvi.[16]

Význam

Keďže bočný reťazec asparagínu môže tvoriť vodíkové väzby s peptidovou kostrou bielkovín, asparagínové reziduá sa často nachádzajú na začiatku alfa-helixov v podobe asx ohybov a asx motívov alebo v beta-skladaných listoch v podobe amidových kruhov.

Asparagín je dôležitý v glykoproteínoch. Na jeho amidovú skupinu možno naviazať sacharidy pomocou N-glykozylácie.[17] Na asparagín sa viaže takmer výlučne N-acetylglukózamín.[18] Naviazanie sacharidu na asparagín zvyčajne vyžaduje určitú sekvenciu aminokyselín v bielkovine – takmer vždy je to Asn-X-Ser/Thr (výnimočne Asn-X-Cys[19]), kde X je akákoľvek aminokyselina okrem prolínu (Pro).[18][20]

Prenos N-acetylglukózamínu na asparagín katalyzujú oligosacharyltransferázy v endoplazmatickom retikule.[21] Táto glykozylácia je dôležitá pre štruktúru[22] i funkciu bielkovín.[23]

Asparagín v HIF1 transkripčnom faktore indukovateľnom hypoxiou može byť hydroxylovaný. Táto modifikácia inhibuje aktiváciu génov riadenú HIF1.[24]

Asparagín je dôležitý pre vývoj a fungovanie mozgu.[25] Dostupnosť asparagínu je takisto dôležitá pre proteosyntézu počas replikácie poxvírusov.[26]

Zdroje v potrave

Asparagín nie je pre ľudí esenciálnou aminokyselinou, čo znamená, že je možné ho syntetizovať z intermediátov hlavných metabolických dráh a nie je nutné dodávať ho v potrave. Nachádza sa napríklad v:

• Živočíšne zdroje: mliečne výrobky, srvátka, hovädzie mäso, hydina, vajcia, ryby, laktalbumín, plody mora
• Rastlinné zdroj: špargľa, zemiaky, strukoviny, orechy, semienka, sója, obilniny

Toxicita

Zahriatím zmesi asparagínu a redukujúcich cukrov alebo iných zdrojov karbonylových skupín vzniká akrylamid. Tento proces prebieha v jedlách ako sú hranolčeky, čipsy alebo toasty. Akrylamid sa v pečeni mení na glycidamid, čo je potenciálny karcinogén.[27]

Referencie

1. Nomenclature and Symbolism for Amino Acids and Peptides [online]. iupac.qmul.ac.uk, [cit. 2023-04-07]. Dostupné online.
2. La découverte d'un nouveau principe végétal dans le suc des asperges. Annales de Chimie, 1806, s. 88–93. (po francúzsky)
3. The chemical composition of the proteins. 2nd. vyd. London : Longmans, Green and Co., 1912. Dostupné online. S. 112.
4. Advances in Protein Chemistry. New York : Academic Press, 1972. Dostupné online. ISBN 978-0-12-034226-6. S. 99, 103.
5. Analyse de la racine de réglisse. Annales de Chimie et de Physique, 1809, s. 143–159. Dostupné online. (po francúzsky)
6. De l'indentité de l'asparagine avec l'agédoïte. Journal de Pharmacie et des Sciences Accessoires, 1828, s. 177–182. Dostupné online. (po francúzsky)
7. FELTER, Harvey Wickes; LLOYD, John Uri. King's American Dispensatory. [s.l.] : Henriette's Herbal Homepage, 1898. Glycyrrhiza (U. S. P.)—Glycyrrhiza.
8. Ueber das Asparamid (Asparagin des Herrn Robiquet) und die Asparamidsäure. Annalen der Chemie, 1833, s. 75–88. Dostupné online. DOI: 10.1002/jlac.18330060111. (po nemecky) The empirical formula of asparagine appears on p. 80.
9. Ueber die Zusammensetzung des Asparamids und der Asparaginsäure. Annalen der Chemie, 1833, s. 146–150. Dostupné online. DOI: 10.1002/andp.18341071405. (po nemecky)
10. Recherches sur la constitution chimique de l'asparagine et de l'acide aspartique. Annales de Chimie et de Physique, 1848, s. 160–179. Dostupné online. (po francúzsky)
11. Studi sulla costituzione chimica dell' asparagina e dell' acido aspartico. Il Cimento, January 1846, s. 55–73. Dostupné online. DOI: 10.1007/BF02532918. (po taliansky)
12. PLIMMER, Robert Henry Aders. The Chemical Constitution of the Proteins. Part I: Analysis. 2nd. vyd. London, England : Longmans, Green and Co., 1912. Dostupné online. S. 112.
13. Ueber die chemische Constitution des Asparagins und der Asparaginsäure. Annalen der Chemie, 1862, s. 232–236. Dostupné online. DOI: 10.1002/jlac.18621210209. (po nemecky)
14. Ein neues Asparagin. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 1886, s. 1691–1695. Dostupné online. DOI: 10.1002/cber.18860190211. (po nemecky)
15. Sintesi e costituzione delle asparagine. Gazzetta Chimica Italiana, 1888, s. 457–472. Dostupné online. (po taliansky)
16. VOET, Donald. Biochemistry. Hoboken, NJ : John Wiley & Sons, 2011. (4th edition.) Dostupné online. ISBN 978-0-470-57095-1. S. 1029, 1034, 1067-1068.
17. Glycosylation [online]. www.uniprot.org, [cit. 2023-04-07]. Dostupné online.
18. Introduction to Glycobiology. 2nd. vyd. [s.l.] : Oxford University Press, USA, 2006. ISBN 978-0-19-928278-4.
19. MELLQUIST, J. L.; KASTURI, L.; SPITALNIK, S. L.. The Amino Acid Following an Asn-X-Ser/Thr Sequon Is an Important Determinant of N-Linked Core Glycosylation Efficiency. Biochemistry, 1998-05-01, roč. 37, čís. 19, s. 6833–6837. Dostupné online [cit. 2023-04-07]. ISSN 0006-2960. DOI: 10.1021/bi972217k. (po anglicky)
20. BROOKER, Robert; WIDMAIER, Eric; GRAHAM, Linda. Biology. Canadian. vyd. United States of America : McGraw-Hill Ryerson, 2010. ISBN 978-0-07-074175-1. Chapter 5: Systems Biology of Cell Organization, s. 105–106.
21. The dolichol pathway of N-linked glycosylation. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects, January 1999, s. 239–57. DOI: 10.1016/S0304-4165(98)00127-5. PMID 9878760.
22. Effect of N-linked glycosylation on glycopeptide and glycoprotein structure. Current Opinion in Chemical Biology, December 1999, s. 643–9. DOI: 10.1016/S1367-5931(99)00021-6. PMID 10600722.
23. Metabolic mimics: the disorders of N-linked glycosylation. Seminars in Pediatric Neurology, September 2005, s. 144–51. DOI: 10.1016/j.spen.2005.10.002. PMID 16584073.
24. FIH-1 is an asparaginyl hydroxylase enzyme that regulates the transcriptional activity of hypoxia-inducible factor. Genes & Development, June 2002, s. 1466–71. DOI: 10.1101/gad.991402. PMID 12080085.
25. Deficiency of asparagine synthetase causes congenital microcephaly and a progressive form of encephalopathy. Neuron, October 2013, s. 429–41. DOI: 10.1016/j.neuron.2013.08.013. PMID 24139043.
26. Asparagine Is a Critical Limiting Metabolite for Vaccinia Virus Protein Synthesis during Glutamine Deprivation. Journal of Virology, July 2019, s. e01834–18, /jvi/93/13/JVI.01834–18.atom. DOI: 10.1128/JVI.01834-18. PMID 30996100.
27. Chemistry, Biochemistry, and Safety of Acrylamide. A Review. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2003, s. 4504–4526. DOI: 10.1021/jf030204+. PMID 14705871.

Zdroj

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Asparagine na anglickej Wikipédii.