Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Аспарагин (символ Asn или N) — α-аминокислота, используемая в биосинтезе белков. Она содержит α-аминогруппу (находящуюся в протонированной форме −NH⁺ в биологических условиях), α-карбоксильную группу (находящуюся в депротонированной форме −COO⁻ в биологических условиях) и карбоксамидную боковую цепь, что классифицирует её как полярную (при физиологическом pH) алифатическую аминокислоту. Для человека она является незаменимой, то есть организм способен синтезировать её самостоятельно. Кодируется кодонами AAU и AAC. Однобуквенный символ N для аспарагина был присвоен произвольно, с предложенной мнемоникой asparagiNe.
Asparagine (symbol Asn or N) is an α amino acid that is used in the biosynthesis of proteins. It contains an α amino group (which is in the protonated −NH form under biological conditions), an α carboxylic acid group (which is in the deprotonated −COO− form under biological conditions), and a side chain carboxamide, classifying it as a polar (at physiological pH), aliphatic amino acid. It is non essential in humans, meaning the body can synthesize it. It is encoded by the codons AAU and AAC. The one letter symbol N for asparagine was assigned arbitrarily, with the proposed mnemonic asparagiNe;
История
Аспарагин был впервые выделен в 1806 году в кристаллической форме французскими химиками Луи Николасом Ваукелином и Пьером Жаном Робике (в то время молодым ассистентом). Он был выделен из сока спаржи, в которой он содержится в большом количестве, отсюда и выбранное название. Это была первая выделенная аминокислота. Три года спустя, в 1809 году, Пьер Жан Робике идентифицировал вещество из корня солодки, свойства которого он оценил как очень похожие на свойства аспарагина, а Плиссон в 1828 году идентифицировал его как сам аспарагин. Определение структуры аспарагина потребовало десятилетий исследований. Эмпирическая формула аспарагина была впервые определена в 1833 году французскими химиками Антуаном Франсуа Бутроном Шарларом и Теофилем Жюлем Пелузом; в том же году немецкий химик Юстус Либиг предложил более точную формулу. В 1846 году итальянский химик Рафаэле Пирия обработал аспарагин азотной кислотой, которая удалила аминогруппы (–NH2) молекулы и превратила аспарагин в яблочную кислоту. Это выявило фундаментальную структуру молекулы: цепь из четырех атомов углерода. Пирия полагал, что аспарагин является димидом яблочной кислоты; однако в 1862 году немецкий химик Герман Колбе показал, что это предположение неверно; вместо этого Колбе заключил, что аспарагин является амидом амина янтарной кислоты. В 1886 году итальянский химик Арнальдо Пиутти (1857–1928) обнаружил зеркальное отражение или "энантиомер" природной формы аспарагина, который разделял многие свойства аспарагина, но также отличался от него. Поскольку структура аспарагина все еще не была полностью установлена – положение аминогруппы в молекуле оставалось неясным – Пиутти синтезировал аспарагин и, таким образом, опубликовал его истинную структуру в 1888 году.
Asparagine was first isolated in 1806 in a crystalline form by French chemists Louis Nicolas Vauquelin and Pierre Jean Robiquet (then a young assistant). It was isolated from asparagus juice, in which it is abundant, hence the chosen name. It was the first amino acid to be isolated. Three years later, in 1809, Pierre Jean Robiquet identified a substance from liquorice root with properties which he qualified as very similar to those of asparagine, and which Plisson identified in 1828 as asparagine itself. The determination of asparagine's structure required decades of research. The empirical formula for asparagine was first determined in 1833 by the French chemists Antoine François Boutron Charlard and Théophile Jules Pelouze; in the same year, the German chemist Justus Liebig provided a more accurate formula. In 1846 the Italian chemist Raffaele Piria treated asparagine with nitrous acid, which removed the molecule's amine (–NH2) groups and transformed asparagine into malic acid. This revealed the molecule's fundamental structure: a chain of four carbon atoms. Piria thought that asparagine was a diamide of malic acid; however, in 1862 the German chemist Hermann Kolbe showed that this surmise was wrong; instead, Kolbe concluded that asparagine was an amide of an amine of succinic acid. In 1886, the Italian chemist Arnaldo Piutti (1857–1928) discovered a mirror image or "enantiomer" of the natural form of asparagine, which shared many of asparagine's properties, but which also differed from it. Since the structure of asparagine was still not fully known – the location of the amine group within the molecule was still not settled – Piutti synthesized asparagine and thus published its true structure in 1888.
Структурная функция белков
Поскольку боковая цепь аспарагина способна образовывать водородные связи с пептидным скелетом, остатки аспарагина часто встречаются вблизи начала альфа-спиралей в виде asx-поворотов и asx-мотивов, а также в подобных мотивах поворотов или в виде амидных групп в бета-листах. Его роль можно рассматривать как "завершение" водородных связей, которые в противном случае обеспечивались бы полипептидным скелетом. Аспарагин также предоставляет ключевые участки для N-гликозилирования – модификации белковой цепи путем добавления углеводных цепей. Обычно углеводная цепь может быть присоединена к остатку аспарагина только в том случае, если последний с C-конца фланкирован серином или треонином, где X – любая аминокислота, кроме пролина. Аспарагин может быть гидроксилирован в гипоксия-индуцируемом факторе транскрипции HIF1. Эта модификация ингибирует активацию генов, опосредованную HIF1.
Since the asparagine side chain can form hydrogen bond interactions with the peptide backbone, asparagine residues are often found near the beginning of alpha helices as asx turns and asx motifs, and in similar turn motifs, or as amide rings, in beta sheets. Its role can be thought as "capping" the hydrogen bond interactions that would otherwise be satisfied by the polypeptide backbone. Asparagine also provides key sites for N linked glycosylation, modification of the protein chain with the addition of carbohydrate chains. Typically, a carbohydrate tree can solely be added to an asparagine residue if the latter is flanked on the C side by X serine or X threonine, where X is any amino acid with the exception of proline. Asparagine can be hydroxylated in the HIF1 hypoxia inducible transcription factor. This modification inhibits HIF1 mediated gene activation.
Биосинтез и катаболизм
Прекурсором аспарагина является оксалоацетат, который трансаминаза превращает в аспартат. Фермент переносит аминогруппу от глутамата к оксалоацетату, образуя α-кетоглутарат и аспартат. Фермент аспарагиносинтетаза производит аспарагин, АМФ, глутамат и пирофосфат из аспартата, глутамина и АТФ. Аспарагиносинтетаза использует АТФ для активации аспартата, формируя β-аспартил-АМФ. Глутамин предоставляет группу аммония, которая реагирует с β-аспартил-АМФ, образуя аспарагин и свободный АМФ.
The precursor to asparagine is oxaloacetate, which a transaminase enzyme converts to aspartate. The enzyme transfers the amino group from glutamate to oxaloacetate producing α ketoglutarate and aspartate. The enzyme asparagine synthetase produces asparagine, AMP, glutamate, and pyrophosphate from aspartate, glutamine, and ATP. Asparagine synthetase uses ATP to activate aspartate, forming β aspartyl AMP. Glutamine donates an ammonium group, which reacts with β aspartyl AMP to form asparagine and free AMP.
Спор об акриламиде
Нагревание смеси аспарагина и восстанавливающих сахаров или других источников карбонильных соединений приводит к образованию акриламида в пищевых продуктах. Эти продукты образуются в жареных и запеченных изделиях, таких как картофель фри, чипсы и тосты. Акриламид в печени превращается в глицидамид, который является потенциальным канцерогеном.
Heating a mixture of asparagine and reducing sugars or other source of carbonyls produces acrylamide in food. These products occur in baked goods such as French fries, potato chips, and toasted bread. Acrylamide is converted in the liver to glycidamide, which is a possible carcinogen.
Функция
Аспарагинсинтаза необходима для нормального развития мозга. Аспарагин также участвует в синтезе белка при репликации поксвирусов. Присоединение N-ацетилглюкозамина к аспарагину катализируется ферментами олигосахарилтрансферазами в эндоплазматическом ретикулуме. Это гликозилирование играет роль в структуре и функции белка.
Asparagine synthetase is required for normal development of the brain. Asparagine is also involved in protein synthesis during replication of poxviruses. The addition of N acetylglucosamine to asparagine is performed by oligosaccharyltransferase enzymes in the endoplasmic reticulum. This glycosylation is involved in protein structure and function.