Alanin
| Alanin | |
|---|---|
 Strukturní vzorec | |
| Obecné | |
| Systematický název | (2S)-2-aminopropanová kyselina |
| Triviální název | Alanin |
| Sumární vzorec | C3H7NO2 |
| Identifikace | |
| Registrační číslo CAS | 56-41-7 |
| Vlastnosti | |
| Molární hmotnost | 89,1 g/mol |
| Teplota tání | 297 °C |
| Hustota | 1,401 g/cm3 |
| Disociační konstantapKa | pKCOOH:2,35 pKNH2:9,87 |
| Izoelektrický bod | 6,11 |
Některá data mohou pocházet zdatové položky. | |
Alanin (Ala, A)jeproteinogenní,nepolární,neesenciálníαaminokyselina. Na jeho αuhlíkje navázánamethylováskupina, což z něj dělá jednu z nejjednodušších α-aminokyselin. Kromě funkce v proteinech se jedná o významný meziprodukt mnohametabolických drah,a zprostředkováváalaninový cyklusumožňující svalům efektivně získávat energii z aminokyselin. Alanin je jednou z nejobvyklejších aminokyselin vproteinech,jeho průměrný výskyt je 7,7 %,[1]je kódovánkodonyGCU, GCC, GCA a GCG.
Historie[editovat|editovat zdroj]
Alanin byl chemicky syntetizován roku 1850Adolphem Steckeremzacetaldehydu,amoniakuakyanovodíku.[2]Stecker očekávalkyselinu mléčnou,namísto toho ale izoloval jinou látku, kterou pojmenovalalanin,"al-" značí původ zaldehydu.[3]Jím použitý postup se dnes nazýváStreckerova syntéza aminokyselin.V proteinech byl alanin jednoznačně identifikován roku 1888 T. Weylem, alanin je tedy aminokyselina, která byla dříve syntetizována, než nalezena v proteinech.[3]
Chemické vlastnosti[editovat|editovat zdroj]
Alanin obsahuje, podobně jako většina aminokyselin,chirální uhlík,je tedyopticky aktivní.Vyskytuje se ve dvou formách (enantiomerech): L-alanin a D-alanin, pro syntézu proteinů na ribozomu se využívá ovšem pouze L-alanin. Vpolypeptidecha proteinech se ovšem může vyskytovat i D-alanin, pokud je tam připojen po syntéze, jako je tomu v případědermorfinuněkterých pralesních žab.[4]
V bílkovinách[editovat|editovat zdroj]
Methylováskupina alaninu je málo reaktivní, nepolární a není silně hydrofobní, proto se alanin téměř nikdy nepodílí na funkci proteinu přímo. Jeho role může být například v rozeznání substrátu kvůli své interakci s málo reaktivními atomy, jako je uhlík.[5]Díky svému hydrofóbnímu charakteru se podílí nahydrofobníchinterakcích napříč vláknem proteinu.
Alanin je významný pro tvorbualfa-helixů,protože ze všechproteinogenních aminokyselinnejvíce stabilizuje tento typ struktury.[6]Peptidytvořené výhradně z alaninů jsou ovšem "konformačními chameleony" a mohou zaujímat alfa helixy, nebo pokud jsou dostatečně dlouhé, ibeta-listy,což je klinicky významné u některýchdědičných chorobvyvolanýchzmnožením trinukleotidových opakováníkódujících alanin, vyskytujících se například v proteinuPABPN1(podobně jako zmnožení úseků kódujícíchglutaminvhuntingtinuprovázíHuntingtonovu chorobu).[7]
Protože jemethylováskupina alaninu málo reaktivní, a pouze vzácně nese nějakou specifickou funkci, alanin může být snadno zaměněn za jinou aminokyselinu. Naopak, záměna aminokyseliny za alanin změní funkci proteinu za předpokladu, že daná aminokyselina je pro funkci proteinu důležitá. Této skutečnosti se používá vgenovém inženýrstvípřialaninovém skenování,kdy se zaměňuje zkoumaná aminokyselina za alanin a zkoumají se změny ve funkci proteinu. I když se teoreticky nabízí záměna za ještě jednoduššíglycin,alanin je vhodnější, protože zaujímákonformaceběžné pro aminokyseliny, na rozdíl od poměrně neobvyklého glycinu.[8]
Alaninový cyklus[editovat|editovat zdroj]
Alanin se kromě výstavby proteinů také podílí na dopravěamoniakuzesvalůdojatera naglukoneogenezivalaninovém cyklu,ve kterém je zpyruvátutransaminacíve svalu vytvořen alanin, který je pak dopravenkrvído jater, kde je opět transaminován za vzniku pyruvátu. Přenesenáaminoskupinaje pak pomocímočovinového cyklupřeměněna namočovinu(a vyloučena z těla ven), zatímco pyruvát slouží jakoprekurzorpro syntézuglukózyv procesuglukoneogeneze.
Vztah k hypertenzi[editovat|editovat zdroj]
Podle mezinárodní studieImperial College Londonexistuje korelace mezi hladinou alaninu,vysokým krevním tlakem,příjmem energie, hladinoucholesteroluaindexem tělesné hmotnosti.[9]
Zdroje[editovat|editovat zdroj]
V potravinách[editovat|editovat zdroj]
Alanin není esenciální, tedy při nedostatku může být v těle vytvořen. Zdrojem alaninu jsou veškerá bílkovinná jídla, např. maso, vajíčka, mléčné výrobky nebo plody moře. Z vegetariánských jídel hodně alaninu obsahujíluštěniny,ořechy, kvasnice, hnědá rýže nebo obilí.
Biosyntéza a degradace[editovat|editovat zdroj]
Alanin může být v těle tvořen zpyruvátunebo z aminokyselin s větvenýmalifatickýmřetězcem tedy například zvalinu,leucinuaizoleucinu.
Nejběžněji je alanin tvořen enzymemalaninaminotransferázoutransaminacípyruvátu, který vznikáglykolýzouglukózy. Protože transaminační reakce jsou reverzibilní a pyruvát všudypřítomný, alanin snadno vzniká v úzké vazbě s metabolickými drahami jako glykolýza,glukoneogenezeacitrátový cyklus.Protože jsou tyto pochody reverzibilní, při nadbytku může alanin vstoupit do stejných drah, kterými je tvořen a je tak degradován, hlavní degradační reakce jetransaminaceenzymemalaninaminotransferázou:alanin+alfa-ketoglutarát→pyruvát+glutamát.[10]
Chemická syntéza[editovat|editovat zdroj]
Racemická směsalaninu se dá připravit kondenzacíacetaldehyduschloridem amonnýmza přítomnostikyanidu draselnéhoStreckerovou syntézouneboamonolýzoukyseliny 2-brompropionové:[11]
D-alanin[editovat|editovat zdroj]
I když platí, že prosyntézu proteinůvyužívají živé organismy pouze L-aminokyseliny, D-alanin je poměrně často používán pro jiné účely. V proteinech může být připojen až po syntéze specializovanými enzymy, jako je tomu u proteinudermorfinuněkterých pralesních žab.[4]Také se může vyskytovat vneribozomálních peptidech,příkladem může býtcyklosporin.
D-alanin je významnou složkou bakteriálníhopeptidoglykanu(mimo jiné spolu s D-glutamovou kyselinou). Přítomnost D-alaninu chráníbakteriepřed působenímdefensinůa dalších antibakteriálních enzymů a je důležitá pro tvorbubiofilmu.[12]
Mořštíkorýši,mlži,a pravděpodobně řada dalších bezobratlých využívá D-alanin ve slaném prostředí jakoosmolytpro vyrovnáníosmotického tlaku.Předpokládá se, že D-forma alaninu je používána proto, že nemůže být využívána enzymy a její nadbytek neovlivňujemetabolismus.Tyto organismy mohou získávat D-alanin od symbiotických bakterií nebo z potravy, ale také nesou gen proalanin-racemázuvytvářející D-alanin z L-alaninu.[13]D-alanin je využíván i savci, jeho funkce ale není známá a jeho původ není dobře prozkoumán – získávají D-alanin zesymbiotickýchbakterií, také ale mohou nést zatím neobjevenoualanin-racemázu.[14]U savců se D-alanin vyskytuje v nervovém systému a některých orgánech, především vendokrinním systému.D-alanin je sekretován buňkamiLangerhansových ostrůvkůpo stimulaciglukózou,[14]a jeho koncentrace v krvi se mění podlecirkadiánního rytmu,[15]což naznačuje, že se může jednat ohormons neznámou funkcí.
Odkazy[editovat|editovat zdroj]
Reference[editovat|editovat zdroj]
- ↑WHITFORD, David.Proteins: Structure and Function.1.. vyd. [s.l.]: Wiley, 2005. 542 s.Dostupné online.ISBN978-0471498940.Kapitola 2. Amino acids: the building blocks of proteins, s. 44–45. (anglicky)
- ↑STRECKER, Adolph. Ueber die künstliche Bildung der Milchsäure und einen neuen, dem Glycocoll homologen Körper.Annalen der Chemie und Pharmazie.1850, roč. 75, čís. 1, s. 27–45.DOI10.1002/jlac.18500750103.
- ↑abVICKERY, Hubert. The History of the Discovery of the Amino Acids.Chemical reviews.1931, roč. 9, čís. 2, s. 169–318.
- ↑abKREIL, G. D-amino acids in animal peptides..Annu Rev Biochem.1997, roč. 66, s. 337–45.Dostupné online.DOI10.1146/annurev.biochem.66.1.337.PMID9242910.
- ↑BARNES, Michael R.Bioinformatics for Geneticists: A Bioinformatics Primer for the Analysis of Genetic Data.[s.l.]: Wiley, 2007. 576 s.ISBN978-0470026205.Kapitola 14: Amino Acid Properties and Consequences of Substitutions, s. en. (anglicky)
- ↑PACE, CN.; SCHOLTZ, JM. A helix propensity scale based on experimental studies of peptides and proteins..Biophys J.Jul 1998, roč. 75, čís. 1, s. 422–7.Dostupné online.PMID9649402.
- ↑WINTER, R.; LIEBOLD, J.; SCHWARZ, E. The unresolved puzzle why alanine extensions cause disease..Biol Chem.Aug 2013, roč. 394, čís. 8, s. 951–63.DOI10.1515/hsz-2013-0112.PMID23612654.
- ↑MORRISON, KL.; WEISS, GA. Combinatorial alanine-scanning..Curr Opin Chem Biol.Jun 2001, roč. 5, čís. 3, s. 302–7.PMID11479122.
- ↑HIGHFIELD, Roger. 'Metabolic fingerprint' linked to high blood pressure.Daily Telegraph.2008-04-21.Dostupné online..
- ↑NELSON, David L.; COX, Michael M.Lehninger Principles of Biochemistry.[s.l.]: W.H. Freeman, 2013.Dostupné online.ISBN978-1429234146.Kapitola 18: Amino Acid Oxidation and the Production of Urea. (anglicky)
- ↑Kendall, E. C.; McKenzie, B. F. (1929), "dl-AlanineArchivováno10. 9. 2010 naWayback Machine.",Org. Synth.9:4,;Coll. Vol.1:21
- ↑REICHMANN, NT.; CASSONA, CP.; GRÜNDLING, A. Revised mechanism of D-alanine incorporation into cell wall polymers in Gram-positive bacteria..Microbiology.Sep 2013, roč. 159, čís. Pt 9, s. 1868–77.DOI10.1099/mic.0.069898-0.PMID23858088.
- ↑ABE, H.; YOSHIKAWA, N.; SAROWER, MG., et al. Physiological function and metabolism of free D-alanine in aquatic animals..Biol Pharm Bull.Sep 2005, roč. 28, čís. 9, s. 1571–7.PMID16141518.
- ↑abOTA, N.; RUBAKHIN, SS.; SWEEDLER, JV. D-Alanine in the islets of Langerhans of rat pancreas..Biochem Biophys Res Commun.May 2014, roč. 447, čís. 2, s. 328–33.DOI10.1016/j.bbrc.2014.03.153.PMID24721429.
- ↑KARAKAWA, S.; MIYOSHI, Y.; KONNO, R., et al. Two-dimensional high-performance liquid chromatographic determination of day-night variation of D-alanine in mammals and factors controlling the circadian changes..Anal Bioanal Chem.Oct 2013, roč. 405, čís. 25, s. 8083–91.DOI10.1007/s00216-013-7071-2.PMID23732868.
Literatura[editovat|editovat zdroj]
- Voet D., Voet JG, Pratt CW, "Fundamentals of biochemistry, life at molecular level" 2nd edition, 2006 John Wiley and Sons (Asia) Pte Ltd,ISBN0-471-74268-6
- MURRAY, Robert K., et al. Harperova biochemie. Z angl. 23. vyd. přel. Lenka Fialová et. al. 4. vyd. v ČR. Praha: H & H, 2002. ix, 872 s.ISBN80-7319-013-3.
Související články[editovat|editovat zdroj]
Externí odkazy[editovat|editovat zdroj]
Obrázky, zvuky či videa k tématualaninnaWikimedia Commons
