Wikipedie

Kyselina asparagová

chemická sloučenina

Kyselina asparagová (Asp, D) je biogenní aminokyselina vyskytující se v organismu ve formě své konjugované zásady, která se nazývá aspartát. Obsahuje karboxylovou skupinu, je tudíž kyselá, polární a hydrofilní. Kyselina asparagová je součástí bílkovin, během proteosyntézy je kódována triplety GAU a GAC. Kyselina asparagová, přesněji řečeno karboxylová skupina v jejím postranním řetězci, je katalytickou skupinou aspartátových proteáz.

Kyselina asparagová
Strukturní vzorec L-asparagové kyseliny
Strukturní vzorec L-asparagové kyseliny
Obecné
Systematický název(2S)-2-aminobutandiová kyselina
(2S)-2-aminojantarová kyselina
Triviální názevKyselina asparagová
Latinský názevacidum asparticum
Anglický názevaspartic acid
Německý názevAsparaginsäure
Funkční vzorecHOOC-CH2CHNH2-COOH
Sumární vzorecC4H7NO4
VzhledBílá pevná látka
Identifikace
Registrační číslo CAS56-84-8
Vlastnosti
Molární hmotnost133,10 g/mol
Teplota tání270–271 °C
Hustota1,660 g/cm³ (25 °C)
Disociační konstanta pKa2,19; 3,87
Disociační konstanta pKb9,82
Rozpustnost ve vodě4 g/l (20 °C)
Izoelektrický bod3,03
Není-li uvedeno jinak, jsou použity
jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Kromě své úlohy v metabolismu je také substrátem pro mnoho biochemických pochodů – je intermediátem močovinového cyklu a jedním z hlavních substrátů pro syntézu purinových i pyrimidinových bází. U rostlin a mikroorganismů je též prekurzor při syntéze esenciálních aminokyselin methioninu, threoninu, isoleucinu a lysinu. Další významná role kyseliny asparagové je v tzv. malát-aspartátovém člunku, sledu chemických reakcí, při kterých se přenášejí redukční ekvivalenty přes membránu mitochondrií. Z aspartátu též může být fixací dusíku syntetizována aminokyselina asparagin.

Aspartát může fungovat také jako neurotransmiter,[1] společně s glutamátem je hlavní excitační neurotransmiter mozku a míchy.[zdroj?]

Kromě klasické L-formy aspartátu je významná i jeho D-forma, která se vyskytuje v neuronech a žlázách s vnitřní sekrecí, její funkce ale není dobře prozkoumaná.

Historie

editovat

Objev kyseliny asparagové začal objevem asparaginu roku 1806 Vauquelinem a Robiquetem. Asparagin byl první objevená aminokyselina a bylo obtížné jej chemicky zařadit. Během analýzy asparaginu izolovaného z proskurníku lékařského zjistil roku 1827 Plisson, že se v rostlinách kromě asparaginu nalézá i jeho kyselina: kyselina asparagová. V proteinech byla kyselina asparagová nalezena Ritthausenem (1869), konkrétně v konglutinu a leguminu z bobů lupiny.[2]

Funkce a vlastnosti

editovat

Chemické vlastnosti

editovat

Kyselina asparagová je spolu s kyselinou glutamovou, oproti které je o jednu methylenovou skupinu kratší, zástupcem aminokyselin se záporně nabitým postranním řetězcem. Její teoretické pKa je 4, je ve většině případů o něco kyselejší než kyselina glutamová, u obou ale jejich pkA může v proteinech běžně nabývat rozsahu 3,8–4,5. To znamená, že v neutrálním pH buňky má kyselina asparagová záporný náboj. Při některých chemických analýzách, například kyselé hydrolýze, není možné odlišit asparagin a kyselinu asparagovou, při popisu hydrolyzátů se tedy často používá zkratka Asx vyjadřující neurčitost mezi těmito aminokyselinami.[3]

Význam v proteinech

editovat

Kyselina asparagová je často využívána ve vazebných místech proteinů nebo aktivních místech enzymů. Díky svému negativnímu náboji může interagovat s pozitivně nabitými atomy, a to včetně kovových kationtů, například se zinkem. V porovnání s jinak podobnou kyselinou glutamovou má kratší řetězec, díky čemuž je v proteinech mnohem rigidnější, a z toho důvodu bývá častěji využíván v aktivních místech enzymů. Příkladem může být jeho funkce v serinových proteázách, ve kterých je součástí katalytické triády Asp–His–Ser. Kyselina asparagová je schopná vytvářet tzv. solný můstek, tedy vodíkový můstek a elektrostatickou interakci najednou.[4]

Malát-aspartátový člunek

editovat
 
Malát-aspartátový člunek
Podrobnější informace naleznete v článku malát-aspartátový člunek.

V buněčném dýchání je aspartát využíván v metabolické dráze zvané malát-aspartátový člunek, který umožňuje přenos redukčních ekvivalentů z cytosolu buněk do mitochondrií.[5] Tato dráha umožňuje přenést z cytosolu redukovaný NADH, hromadící se činností glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenázy, do mitochondrií, kde se snadno reoxiduje v dýchacím řetězci. NADH však přes membránu v žádné fázi tohoto cyklu neprochází, přenos je nepřímý.

Neurotransmiter

editovat

Aspartát jako konjugovaná báze kyseliny stimuluje NMDA receptory, nicméně role aspartátergní transmise ale v porovnání s glutamátergní dle současných evidencí marginální.. V mozku přítomen ve značném množství. N-acetylaspartát (NAA) je také markerem neuronální viability při magnetické rezonanční spektroskopii, přičemž u řady patologických stavů (Alzheimerova choroba, ischemie aj.) lze idikovat jeho sníženou koncentrace. Po glutamátu druhá nejčetnější molekula v mozku. Aspartát může být vzácně kolokalizován s glutamátem, jinak obšem role aspartátu je primárně jiná než mediátorová. Vvzhledem ke strukturální podobnosti Glu a Asp glutamátové receptory zpravidla aktivovány i Asp nebo jeho deriváty, např.. NMDA N-methyl-D-aspartát).

D-Aspartát

editovat

I když se mezi proteinogenními aminokyselinami nevyskytují D-aminokyseliny, některé D-aminokyseliny, jako například D-asparagová kyselina, mohou být v těle používány k jiným účelům, případně mohou být do proteinů připojovány až dodatečně po syntéze, případně se vyskytovat v neribozomálních peptidech, jako je D-aspartát obsahující mikrocystin u sinic. U některých bakterií může být D-aspartát součástí peptidoglykanu namísto běžnějšího D-glutaminu.[6] D-aspartát se vyskytuje v nervových a endokrinních tkáních různých živočichů včetně člověka, kde vzniká především enzymatickou racemizací L-aspartátu, i když pravděpodobně existují i další mechanismy syntézy a buňky dokáží přijímat D-aspartát ze svého okolí. U savců slouží D-aspartát jako klasický neurotransmiter a neuromodulátor (nemusí vyvolávat nervový vzruch), dokáže aktivovat NMDA receptor, ale pravděpodobně pro něj existuje i vlastní receptor, který ovšem doposud nebyl identifikovaný. Funkce D-aspartátu v signalizaci mezi neurony je nejasná, na zvířecích modelech je pozorován vztah mezi učením a hladinou D-aspartátu v mozku a u lidí je snížené množství D-aspartátu spojované s Alzheimerovou chorobou.[7]

Kromě nervových zakončení se D-aspartát vyskytuje ve žlázách s vnitřní sekrecí, jako je šišinka a hypofýza v mozku nebo v nadledvinách a varletech, kde řídí syntézu hormonů, podle zvířecích modelů je důležitý pro tvorbu testosteronu.[8] Z toho důvodu je D-aspartát a jeho deriváty (hlavně N-methyl-D-asparagová kyselina) hojně využíván v kulturistice ve snaze zvýšit množství testosteronu v těle, vědecké studie ale u zdravých, trénujících lidí nepozorují efekt zvýšení výkonu nebo nabírání svalové hmoty a nepozorují signifikantní zvýšení testosteronu.[9][10][11]

Metabolismus

editovat

Zdroje

editovat
  Tato část článku je příliš stručná nebo postrádá důležité informace. Pomozte Wikipedii tím, že ji vhodně rozšíříte.

Kyselina asparagová je neesenciální aminokyselina, proto není nezbytné, aby byla přijímána potravou, pokud má organismus dostatečný přísun jiných aminokyselin.

Biosyntéza a degradace

editovat
 
Jedna z mnoha možných transaminačních reakcí dávající vzniku aspartátu: oxalacetát přijme aminoskupinu z glutamátu za vzniku aspartátu a alfa-ketoglutarátu.

Kyselina asparagová vzniká v jediném kroku transaminací oxalacetátu. Reakce je zvratná, čehož je využíváno v degradaci asparagové kyseliny. Oxalacetát vstupuje do Krebsova cyklu, nebo může být použit při syntéze glukózy, takže je aspartát považován za glukogenní aminokyselinu.[12]

Biosyntéza kyseliny asparagové z oxalacetátu je zároveň významným mezikrokem pro syntézu dalších molekul, jednak aminokyselin argininu, methioninu, lyzinu, threoninu a z něho vznikajícího izoleucinu, ne všechny z těchto drah jsou ale u lidí funkční. Aspartát také dodává molekulu dusíku při syntéze purinů a uhlíkovou kostru pro syntézu pyrimidinů.[13]

Odkazy

editovat

Reference

editovat
  1. ↑ CAVALLERO, A.; MARTE, A.; FEDELE, E. L-aspartate as an amino acid neurotransmitter: mechanisms of the depolarization-induced release from cerebrocortical synaptosomes.. J Neurochem. Aug 2009, roč. 110, čís. 3, s. 924–34. DOI 10.1111/j.1471-4159.2009.06187.x. PMID 19549007. 
  2. ↑ VICKERY, Hubert. The History of the Discovery of the Amino Acids. Chemical reviews. 1931, roč. 9, čís. 2, s. 169–318. 
  3. ↑ WHITFORD, David. Proteins: Structure and Function. 1.. vyd. [s.l.]: Wiley, 2005. 542 s. Dostupné online. ISBN 978-0471498940. Kapitola 2. Amino acids: the building blocks of proteins, s. 44–45. (anglicky) 
  4. ↑ BARNES, Michael R. Bioinformatics for Geneticists: A Bioinformatics Primer for the Analysis of Genetic Data. [s.l.]: Wiley, 2007. 576 s. ISBN 978-0470026205. Kapitola 14: Amino Acid Properties and Consequences of Substitutions, s. en. (anglicky) 
  5. ↑ Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology; revised edition. Příprava vydání R. Cammack et al. New York: Oxford university press, 2006. ISBN 0-19-852917-1. 
  6. ↑ BELLAIS, S.; ARTHUR, M.; DUBOST, L., et al. Aslfm, the D-aspartate ligase responsible for the addition of D-aspartic acid onto the peptidoglycan precursor of Enterococcus faecium.. J Biol Chem. Apr 2006, roč. 281, čís. 17, s. 11 586 – 11594. DOI 10.1074/jbc.M600114200. PMID 16510449. 
  7. ↑ OTA, N.; SHI, T.; SWEEDLER, JV. D-Aspartate acts as a signaling molecule in nervous and neuroendocrine systems.. Amino Acids. Nov 2012, roč. 43, čís. 5, s. 1873–86. DOI 10.1007/s00726-012-1364-1. PMID 22872108. 
  8. ↑ FURUCHI, T.; HOMMA, H. Free D-aspartate in mammals.. Biol Pharm Bull. Sep 2005, roč. 28, čís. 9, s. 1566–70. PMID 16141517. 
  9. ↑ WILLOUGHBY, DS.; LEUTHOLTZ, B. D-aspartic acid supplementation combined with 28 days of heavy resistance training has no effect on body composition, muscle strength, and serum hormones associated with the hypothalamo-pituitary-gonadal axis in resistance-trained men.. Nutr Res. Oct 2013, roč. 33, čís. 10, s. 803–10. DOI 10.1016/j.nutres.2013.07.010. PMID 24074738. 
  10. ↑ WILLOUGHBY, DS.; SPILLANE, M.; SCHWARZ, N. Heavy Resistance Training and Supplementation With the Alleged Testosterone Booster Nmda has No Effect on Body Composition, Muscle Performance, and Serum Hormones Associated With the Hypothalamo-Pituitary-Gonadal Axis in Resistance-Trained Males.. J Sports Sci Med. Jan 2014, roč. 13, čís. 1, s. 192–9. PMID 24570624. 
  11. ↑ MELVILLE, GW.; SIEGLER, JC.; MARSHALL, PW. Three and six grams supplementation of d-aspartic acid in resistance trained men.. J Int Soc Sports Nutr. 2015, roč. 12, s. 15. DOI 10.1186/s12970-015-0078-7. PMID 25844073. 
  12. ↑ NELSON, David L.; COX, Michael M. Lehninger Principles of Biochemistry. [s.l.]: W.H. Freeman, 2013. Dostupné online. ISBN 978-1429234146. Kapitola 18: Amino Acid Oxidation and the Production of Urea. (anglicky) 
  13. ↑ NELSON, David L.; COX, Michael M. Lehninger Principles of Biochemistry. [s.l.]: W.H. Freeman, 2013. Dostupné online. ISBN 978-1429234146. Kapitola 22: Biosynthesis of amino acids, nucleotides, and related molecules. (anglicky) 

Literatura

editovat
  • 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. ISBN 80-7319-013-3

Externí odkazy

editovat
Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Kyselina_asparagová&oldid=22920874“
  NODES
Idea 1
idea 1