Аргінін: відмінності між версіями

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Інтерактивний перегляд історії
[перевірена версія][перевірена версія]
← Попереднє редагуванняНаступне редагування →
Вилучено вміст Додано вміст
ВізуальнийВікірозмітка
Немає опису редагування
Рядок 32: Рядок 32:
}}
}}
{{edited|Zlir'a}}
{{edited|Zlir'a}}
'''Аргіні́н''' ('''δ-гуанідин-α-аміновалеріанова кислота''', скорочення '''Арг''', '''Arg''', '''R''')&nbsp;— [[основа (хімія)|основна]] α-[[амінокислота]], [[Хіральність|<span style="font-variant:small-caps;">l</span>-форма]] якої входить до 20 амінокислот, що кодуються [[генетичний код|генетичним кодом]] ([[кодон]]и ЦГА, ЦГУ, ЦГГ, ЦГЦ, АГА та АГГ в [[мРНК]]{{sfn|Nelson et al|2008|p=1069}}) і становлять основу білків. Для людини аргінін є напівнезамінною амінокислотою, тобто біохімічні шляхи для її біосинтезу існують, проте в певні періоди життя, зокрема інтенсивного росту та розвитку, а також під час деяких захворювань вони не можуть забезпечувати достатньої кількості цієї сполуки, через що вона повинна потрапляти в організм із їжею{{sfn|Nelson et al|2008|p=686}}.
'''Аргіні́н''' ('''δ-гуанідин-α-аміновалеріанова кислота''', скорочення '''Арг''', '''Arg''', '''R''')&nbsp;— [[основа (хімія)|основна]] α-[[амінокислота]], [[Хіральність|<span style="font-variant:small-caps;">l</span>-форма]] якої входить до 20 амінокислот, що кодуються [[генетичний код|генетичним кодом]] ([[кодон]]и ЦГА, ЦГУ, ЦГГ, ЦГЦ, АГА та АГГ в [[мРНК]]{{sfn|Nelson et al|2008|p=1069}}) і становлять основу білків. Для людини аргінін є напівнезамінною амінокислотою, тобто біохімічні шляхи для її біосинтезу існують, проте в певні періоди життя, зокрема інтенсивного росту та розвитку, а також під час деяких захворювань вони не можуть забезпечувати достатньої кількості цієї сполуки, через що вона повинна потрапляти в організм із їжею{{sfn|Nelson et al|2008|p=686}}. Для деяких видів тварин, таких як птахи, хижі та морські ссавці, аргінін є незамінною амінокислотою<ref name=bazer/>.


Завдяки [[гуанідин]]овому угрупуванню є найосновнішою з амінокислот. Часто входить до частин білків, що взаємодіють з [[ДНК]]. У [[організм]]і тварин деградується до [[сечовина|сечовини]].
Завдяки [[гуанідин]]овому угрупуванню є найосновнішою з амінокислот. Часто входить до частин білків, що взаємодіють з [[ДНК]]. У [[організм]]і тварин деградується до [[сечовина|сечовини]].
Рядок 131: Рядок 131:


==== Кишково-нирква вісь біосинтезу аргініну ====
==== Кишково-нирква вісь біосинтезу аргініну ====
Клітини тонкого кишківника поглинають глутамін і глутамат, а також пролін, із крові та порожнини кишки і перетворюють значну частину цих амінокислот у цитрулін, також тут може синтезуватись деяка кількість аргініну. Цитрулін вивільняється у кров, звідки може поглинатись іншими органами. Найактивніше його використовують нирки, на які припадає приблизно 60&nbsp;% сумарного синтезу аргініну в дорослих ссавців. Перетворення цитруліну в аргінін відбувається завдяки активності АСС та АСЛ. Найбільша концентрація цих ферментів спостерігається у проксимальних звивистих канальцях<ref name=wu />.
Клітини тонкого кишківника поглинають глутамін і глутамат, а також пролін, із крові та порожнини кишки, у їхніх мітохондріях значна частина цих амінокислот перетворюється у цитрулін, в ентероцитах також може синтезуватись деяка кількість аргініну. Цитрулін вивільняється у кров, звідки може поглинатись іншими органами. Найактивніше його використовують нирки, на які припадає приблизно 60&nbsp;% сумарного синтезу аргініну в дорослих ссавців. Перетворення цитруліну в аргінін відбувається завдяки активності АСС та АСЛ. Найбільша концентрація цих ферментів спостерігається у проксимальних звивистих канальцях<ref name=wu />.


Профіль синтезу аргініну різними органами змінюється із віком: відразу після народження весь біохімічний шлях утворення цієї амінокислоти відбувається у тонкому кишківнику, пізніше в ентероцитах збільшується експресія [[аргіназа|аргінази]] і основним їхнім продуктом стає цитрулін. Одночасно в нирках зростає активність ферментів, необхідних для перетворення цитруліну в аргінін<ref name=wu />.
Профіль синтезу аргініну різними органами змінюється із віком: відразу після народження весь біохімічний шлях утворення цієї амінокислоти відбувається у тонкому кишківнику, пізніше в ентероцитах збільшується експресія [[аргіназа|аргінази]] і основним їхнім продуктом стає цитрулін. Одночасно в нирках зростає активність ферментів, необхідних для перетворення цитруліну в аргінін<ref name=wu />.
Рядок 147: Рядок 147:
У [[бактерії|бактерій]] шлях біосинтезу аргініну із [[глутамат]]у ''de novo'' схожий до такого у ссавців, проте він може протікати більш ефективно, через те, що [[аміногрупа]] в α-положенні глутамату захищається [[ацетил]]ьною групою, через що циклізація семіальдегіду стає неможливою. Першою реакцією цього шляху є утворення [[N-ацетилглутамат]]у, внаслідок перенесення [[ацетил]]ьної групи із [[ацетил-КоА]] ферментом N-ацетилглутаматсинтазою. Далі N-ацетилглутамат активується приєднанням фосфатної групи і [[відновлення|відновлюється]] до N-ацетилглутамат-γ-семіальдегіду. Останній вступає в реакцію [[переамінування]] із глутаматом, одним із продуктів якої є [[N-ацетилорнітин]], який перетворюється в [[орнітин]] шляхом відщеплення ацетильної групи (фермент [[N-ацетилорнітиназа]]). Подальші перетворення орінтину аналогічні до тих, що відбуваються у ссавців{{sfn|Nelson et al|2008|p=862}}{{sfn|Voet et al|2011|p=1071}}.
У [[бактерії|бактерій]] шлях біосинтезу аргініну із [[глутамат]]у ''de novo'' схожий до такого у ссавців, проте він може протікати більш ефективно, через те, що [[аміногрупа]] в α-положенні глутамату захищається [[ацетил]]ьною групою, через що циклізація семіальдегіду стає неможливою. Першою реакцією цього шляху є утворення [[N-ацетилглутамат]]у, внаслідок перенесення [[ацетил]]ьної групи із [[ацетил-КоА]] ферментом N-ацетилглутаматсинтазою. Далі N-ацетилглутамат активується приєднанням фосфатної групи і [[відновлення|відновлюється]] до N-ацетилглутамат-γ-семіальдегіду. Останній вступає в реакцію [[переамінування]] із глутаматом, одним із продуктів якої є [[N-ацетилорнітин]], який перетворюється в [[орнітин]] шляхом відщеплення ацетильної групи (фермент [[N-ацетилорнітиназа]]). Подальші перетворення орінтину аналогічні до тих, що відбуваються у ссавців{{sfn|Nelson et al|2008|p=862}}{{sfn|Voet et al|2011|p=1071}}.


== Функції аргініну в організмі ==
== Транспорт аргініну ==
У більшості клітин ссавців потреба в аргініні задовольняється завдяки діяльності однієї із систем транспорту y<sup>+</sup>, b<sup>o,+</sup>, B<sup>o,+</sup>, y<sup>+</sup>L. З яких найважливішою є перша — y<sub>+</sub> — високоафінний [[натрій|Na]]-незалежний транспортер аргініну, [[лізин]]у та орнітину. Перелічені системи транспорту експресуються тканиноспецифічно, наприклад y<sub>+</sub> наявна майже у всіх клітинах організму, крім гепатоцитів. Кількість транспортерів аргініну підлягає регулюванню, зокрема вона може бути збільшена у відповідь на дію бактерійних [[ендотоксин]]ів або [[цитокін]]ів [[запалення]]<ref name=wu/>.
⚫
Окрім того, що аргінін є однією із двадцяти стандартних амінокислот, що кодуються генетичним кодом і входять до складу білків, ця амінокислота має ряд інших функцій в організмі. Зокрема, вона необхідна для синтезу сечовини в уреателічних організмів, продукування оксиду Нітрогену (II), поліамінів, агматину, креатину, також аргінін може виступати попередником для утворення інших амінокислот, зокрема проліну та глутамату і глутаміну<ref name=wu/>.
<!--

Час півжиття аргініну в крові дорослої свині становить 1,06&nbsp;год, неонатальної - 0,65, вагітної - 0,75.
⚫
глюкогенна амінокислота{{sfn|Voet et al|2011|p=872}}. катаболізує до глутамату, потім α-кетоглутарат{{sfn|Voet et al|2011|p=1034}}. катаболізм{{sfn|Nelson et al|2008|p=699}}
-->
== Функції аргініну ==
⚫
Окрім того, що аргінін є однією із двадцяти стандартних амінокислот, що кодуються генетичним кодом і входять до складу білків, ця амінокислота має ряд інших функцій в організмі. Зокрема, вона необхідна для синтезу сечовини в уреателічних організмів, продукування оксиду Нітрогену (II), поліамінів, агматину, креатину, також аргінін може виступати попередником для утворення інших амінокислот, зокрема проліну та глутамату і глутаміну<ref name=wu/>. Перелічні шляхи утилізації аргініну в організмі функціонують з різною інтенсивністю, наприклад швидкість утворення NO у 180 разів нижча за швидкість продукції сечовини, й у 8 — за швидкість продукції креатину<ref name=morris />. На продукцію поліамінів використовується навіть менше аргініну, ніж на конститутивний синтез NO<ref name=bazer>{{cite journal
| author = Wu G, Bazer FW, Davis TA, Kim SW, Li P, Marc Rhoads J, Carey Satterfield M, Smith SB, Spencer TE, Yin Y
| title = Arginine metabolism and nutrition in growth, health and disease
| journal = Amino Acids
| volume = 37
| pages = 153-68
| year = 2008
| pmid = 19030957
| doi = 10.1007/s00726-008-0210-y
}}</ref>.
<!--
⚫
глюкогенна амінокислота{{sfn|Voet et al|2011|p=872}}. катаболізує до глутамату, потім α-кетоглутарат{{sfn|Voet et al|2011|p=1034}}. катаболізм{{sfn|Nelson et al|2008|p=699}}-->


=== Включення у білки ===
=== Включення у білки ===
Рядок 168: Рядок 182:
}}</ref>. Також аргінін може зворотно метилюватись з утворенням ω-N-метиларгініну{{sfn|Voet et al|2011|p=}} з метою регулювання активності білків{{sfn|Nelson et al|2008|p=78}}.
}}</ref>. Також аргінін може зворотно метилюватись з утворенням ω-N-метиларгініну{{sfn|Voet et al|2011|p=}} з метою регулювання активності білків{{sfn|Nelson et al|2008|p=78}}.
<!--
<!--
=== Утворення сечовини ===
{{main|Аргіназа}}
Аргінін є проміжним продуктом циклу сечовини, у ході якого він розщеплюється ферментом аргіназою до орнітину та сечовини. Цей біохімічний шлях найбільш активний у печінці, де у відносно великій кількості експресується аргіназа I (один із двох ізоферментів у ссавців).

=== креатин ===
=== креатин ===
у деяких безхребетних, таких як лобстер фосфоаргінін виконує функцію аналогічну до фосфокреатину
у деяких безхребетних, таких як лобстер фосфоаргінін виконує функцію аналогічну до фосфокреатину
Рядок 187: Рядок 205:
| pmid = 18473854
| pmid = 18473854
}}</ref>.
}}</ref>.

== Вміст аргініну в харчових продуктах ==
Вміст аргініну відносно високий у морський їжі, соці кавуна, горіхах, насінні, водоростях, м'ясі, концентраті рисового білка та у соєвому білка, але низький у молоці більшості ссавців (включно із людиною, коровами і свиньми). Проте велика частина від загальної кількості цієї амінокислоти, що поступає в організм дорослої людини із їжею, не потрапляє в кров, оскільки близько 40% аргініну відразу ж розщеплюється у тонкому кишківнику<ref name=bazer/>.


== Примітки ==
== Примітки ==

Версія за 23:37, 19 серпня 2012

Аргінін
Файл:Mol2D.L.Arginine.png
Файл:Arginine.jpg
Інші назви δ-гуанідин-α-аміновалеріанова кислота
Ідентифікатори
Абревіатури Арг, Arg, R
Номер CAS 7200-25-1
PubChem 232
Номер EINECS 200-811-1
DrugBank DB00125
KEGG C02385
Назва MeSH Arginine
ChEBI 29016
SMILES NC(CCCNC(N)=N)C(O)=O
InChI InChI=1S/C6H14N4O2/c7-4(5(11)12)2-1-3-10-6(8)9/h4H,1-3,7H2,(H,11,12)(H4,8,9,10)/t4-/m0/s1
Номер Бельштейна 1725413
Номер Гмеліна 83283
Властивості
Молекулярна формула C6H14N4O2
Молярна маса 174,2 г/моль
Зовнішній вигляд Білі кристали
Кислотність (pKa) 2,488
Ізоелектрична точка 10,75
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки
Ця стаття в процесі редагування користувачем Zlir'a певний час.

Будь ласка, не редагуйте її, бо Ваші зміни можуть бути втрачені.

Якщо ця сторінка не редагувалася кілька днів, будь ласка, приберіть цей шаблон. Це повідомлення призначене для уникнення конфліктів редагування.

Останнє редагування зробила користувачка Zlir'a (внесок, журнали) о 23:37 UTC (6226624 хвилини тому).

Аргіні́н (δ-гуанідин-α-аміновалеріанова кислота, скорочення Арг, Arg, R) — основна α-амінокислота, l-форма якої входить до 20 амінокислот, що кодуються генетичним кодом (кодони ЦГА, ЦГУ, ЦГГ, ЦГЦ, АГА та АГГ в мРНК[1]) і становлять основу білків. Для людини аргінін є напівнезамінною амінокислотою, тобто біохімічні шляхи для її біосинтезу існують, проте в певні періоди життя, зокрема інтенсивного росту та розвитку, а також під час деяких захворювань вони не можуть забезпечувати достатньої кількості цієї сполуки, через що вона повинна потрапляти в організм із їжею[2]. Для деяких видів тварин, таких як птахи, хижі та морські ссавці, аргінін є незамінною амінокислотою[3].

Завдяки гуанідиновому угрупуванню є найосновнішою з амінокислот. Часто входить до частин білків, що взаємодіють з ДНК. У організмі тварин деградується до сечовини.

Окрім того, що аргінін входить до складу білків, ця амінокислота також важлива для багатьох інших метаболічних шляхів клітини, зокрема синтезу Нітроген (II) оксиду, поліамінів, проліну, глутамату, креатину та агматину[4].

Історія дослідження

Аргінін був вперше виділений із проростків люпину 1886 року, а через 9 років було з'ясовано, що він входить до складу тваринних білків. 1897 року вдалось встановити хімічну будову цієї амінокислоти шляхом її лужного гідролізу до орнітину та сечовини, а пізніше (у 1910) структура аргініну була підтверджена шляхом його синтезу із бензилорнітину. 1924 було відкрито, що аргінін є головною амінокислотою в основних білках сперми риб. А 1930 році Вільям Каммінг Роуз показав у своєму класичному експерименті, що аргінін належить до замінних амінокислот, тобто може синтезуватись в організмі ссавців. 1932 року Ганс Кребс та Курт Гензеляйт відкрили цикл сечовини, у якому аргінін є проміжним метаболітом, що поклало початок детальному вивченню метаболізму цієї амінокислоти[5].

У пізні 1930-ті та 1940-ві роки Фостер встановив, що аргінін є попередником у синтезі креатину. Тоді ж було виявлено, що надходження цієї амінокислоти із дієтою необхідне для росту курчат і молодих пацюків, але не обов'язкове для нормальної життєдіяльності дорослих здорових пацюків. Подальші дослідження, що тривали до 1970-их років, показали, що аргінін замінна амінокислота для дорослих здорових людей та багатьох інших ссавців, але незамінна для їхніх малят та для хижаків[5].

Віндмюллер (англ. Windmueller) та Спаєт (англ. Spaeth) у 1980-их роках показали, що головним джерелом цитруліну в крові, що використовується тканинами для синтезу аргініну, є тонкий кишківник. Згодом це призвело до відкриття метаболічного шляху біосинтезу цитруліну із глутаміну/глутамату через Δ1-піролін-5-карбоксилат. Також у кінці 1980-их років була з'ясована роль аргініну як попередника у синтезі NO в едотелії та макрофагах, а пізніше і в багатьох інших типах клітин[5].

Структура та властивості

Делокалізація позитивного заряду в гуанідиновому угрупуванні l-аргініну

Аргінін як α-амінокислота містить аміно- та карбоксильну групу розташовані біля одного (α) атома Карбону. Цей атом є хіральним, і в залежності від розташування замісників біля нього розрізняють l- та d-форми, до складу білків входить перша із них.

R-група аргініну складається із карбонового ланцюга довжиною три атоми, на кінці якого розташоване гуанідинове угрупування, завдяки якому ця амінокислота має сильні основні властивості. Коли аргінін перебуває в іонізованій формі, позитивний заряд у гуанідиновій групі рівномірно розподіляється між трьома атомами Нітрогену й атомом Крабону завдяки делокалізації електронів[6].

Логарифмічна константа дисоціації карбоксильної групи аргініну pK1 = 2,17; константа дисоціації α-аміногрупи pK2 = 9,04, а гуанідинвого угрупування pKR(R група) = 12,48. Аргінін найосновніша із 20 стандартних амінокислот, ізоелектрична точка для неї становить pI = 10,76[7].

Індекс гідропатичності (заміна вільної енергії при перенесенні R групи із гідрофобного розчинника у воду) для аргініну становить -4,5 кДж/моль, вона найбільш гідрофільна із 20 стандартних амінокислот[7].

У розчині або у складі білків аргінін можна якісно та кількісно визначити завдяки реакції Сакагучі. Вона полягає у взаємодія гіпохлориту натрію і 2-нафтолу з гуанідином у лужному середовищі з утворенням сполук червоного забарвлення[8][9].

Біосинтез аргініну

Біосинтез аргініну в ссавців
Біосинтез аргініну в ссавців

Шлях біосинтезу аргініну у ссавців

Основними джерелами аргініну в організмі людини є їжа, обмін білків та ендогенний синтез. При чому у дорослих осіб тільки 5—15 % загальної кількості цієї амінокислоти в крові припадає на утворену de novo. Більшість синтезу аргініну в організмі відбувається за участі тонкого кишківника та нирок[5].

Біосинтез аргініну de novo розпочинається із глутамату, який фосфорилюється до γ-глутамілфосфату із використанням однієї молекули АТФ, після чого утворений продукт відновлюється до глутамат-γ-семіадьдегіду. Ці реакції каталізують глутаматкіназа та γ-глутамілфосфатредуктаза відповідно. Глутамат-γ-семіальдегід спонтанно циклізується у Δ1-піролін-5-карбоксилат (П5К), який далі може бути перетворений у пролін, проте під час біосинтезу аргініну глутамат-γ-семіальдегід повинен вступати в реакцію переамінування із глутаматом, внаслідок якої він перетворюється до l-орнітину. Рівновага реакції циклізації семіальдегу у П5К сприяє утворенню останнього, проте вона може протікати і в напрямку необхідному для синтезу орнітину, за умов нестачі аргініну в організмі. Орнітин також може бути синтезований із проліну, що окиснюється до П5К проліноксидазою[5][10].

Орнітин є проміжним продуктом циклу сечовини, в реакціях якого він перетворюється до аргініну. Спершу ця амінокислота вступає в реакцію конденсації із карбамоїлфосфатом, продуктом якої є l-цитрулін. Каталізує це перетворення орнітинтранскарбамоїлаза (інша назва орнітинкарбамоїлтрансфераза, ОКТ). Карбамоїлфосфат синтезується у мітохондріях із гідрокарбонату та аміаку ферментом карбамоїлфосфатсинтазою I, яка потребує наявності N-ацетилглутамату в якості алостеричного активатора. У цитоплазмі клітини аргініносукцинатсинтаза (АСС) каталізує взаємодію цитруліну із асапартатом, продуктом якої є аргініносукцинат, що відразу ж розщеплюється аргініносукциназою (аргініносукцинатліазою, АСЛ) до аргініну та фумарату[5][11].

Експресія ферментів біосинтезу аргініну органами ссавців
Орнітинамінотрансфераза Більшість органів
Аргініносукцинатсинтаза (АСС)
Аргініносукцинатліаза (АСЛ)
Карбамоїлфосфатсинтаза I Печінка, тонкий кишківник
Орнітинтранскарбамоїлаза
N-ацетилглутаматсинтаза
Проліноксидаза Печінка, тонкий кишківник, нирки
Глутаматкіназа Тонкий кишківник
γ-глутамілфосфатредуктаза

Експресія ферментів шляху біосинтезу аргініну із глутамату відрізняється в різних органах. Деякі із них, такі як орнітин-δ-амінотрансфераза, аргінінсукцинатсинтаза та аргінінсукциназа, наявні у більшості тканин, інші, наприклад карбамоїлфосфатсинтаза I, орнітинтранскарбамоїлаза та N-ацетилглутаматсинтаза (фермент, необхідний для синтезу N-ацетилглутамату), експресуються тільки печінкою та тонким кишківником, проліноксидаза — крім цих органів також і нирками, а глутаматкіназа і γ-глутамілфосфатредуктаза наявні тільки в ентероцитах. Таким чином деякі реакції цього біохімічного шляху можуть відбуватись тільки в окремих органах. Більшість біосинтезу аргініну в організмі відбувається завдяки метаболічній колаборації між тонким кишківником та нирками, відомій також як кишково-нирква вісь (англ. intestinal-renal axis)[5].

Кишково-нирква вісь біосинтезу аргініну

Клітини тонкого кишківника поглинають глутамін і глутамат, а також пролін, із крові та порожнини кишки, у їхніх мітохондріях значна частина цих амінокислот перетворюється у цитрулін, в ентероцитах також може синтезуватись деяка кількість аргініну. Цитрулін вивільняється у кров, звідки може поглинатись іншими органами. Найактивніше його використовують нирки, на які припадає приблизно 60 % сумарного синтезу аргініну в дорослих ссавців. Перетворення цитруліну в аргінін відбувається завдяки активності АСС та АСЛ. Найбільша концентрація цих ферментів спостерігається у проксимальних звивистих канальцях[5].

Профіль синтезу аргініну різними органами змінюється із віком: відразу після народження весь біохімічний шлях утворення цієї амінокислоти відбувається у тонкому кишківнику, пізніше в ентероцитах збільшується експресія аргінази і основним їхнім продуктом стає цитрулін. Одночасно в нирках зростає активність ферментів, необхідних для перетворення цитруліну в аргінін[5].

Основним чинником, що визначає активність біосинтезу аргініну нирками, є концентрація цитруліну в крові, оскільки та частина біохімічного шляху, що відбувається у тонкому кишківнику, протікає значно повільніше. Проте експериментальні дані свідчать, що утворення цитруліну не є строго регульованим процесом. Зокрема, його інтенсивність у щурів та свиней не збільшується за умов вживання дієти бідної на аргінін, навіть коли попередники (глутамін, глутамат) наявні у великій кількості. Припускається, що для регуляції загального вмісту аргініну в організмі більше значення має контроль над його катаболізмом, ніж над біосинтезом[5].

Біосинтез аргініну в печінці

У гепатоцитах велика кількість аргініну постійно утворюється в циклі сечовини, проте, він одразу ж розщеплюється аргіназою. Таким чином для того, щоб у печінці відбувався сумарний синтез цієї амінокислоти, цикл сечовини повинен поповнюватись за рахунок інших метаболітів, таких як орнітин. Крім того, всі ферменти циклу сечовини організовані у метаболон, в якому проміжні метаболіти не вивільняються у цитоплазму (чи матрикс мітохондрій), а передаються від одного активного центру до іншого. Про те, що печінка робить дуже малий вклад у сумарний синтез аргініну (або взагалі не робить), свідчать випадки трансплантації цього органа людям із вродженими дефектами ферментів циклу сечовини. Навіть після отримання здорової печінки вони повинні отримувати весь аргінін із дієти[5].

Синтез аргініну NO-продукуючими клітинами

Аргінін є основним джерелом для синтезу NO у багатьох типах клітин, фермент NO-синтаза (iNOS) перетворює його у Нітроген (II)оксид та цитрулін. Останній може знову перетворюватись в аргінін, у шляху відомому як цитрулін/NO цикл (або цитрулін/аргінін-цикл), основними ферментами якого є АСС та АСЛ. Проте інтенсивність цього шляху значно нижча, ніж циклу сечовини у печінці, внаслідок чого в клітинах може накопичуватись цитрулін. Причиною цього може бути знижена активність АСС у порівнянні із iNOS або/і браком каналювання субстратів між ферментами[5].

Бактерійний шлях біосинтезу аргініну

Основний шлях біосинтезу аргініну в бактерій
Основний шлях біосинтезу аргініну в бактерій

У бактерій шлях біосинтезу аргініну із глутамату de novo схожий до такого у ссавців, проте він може протікати більш ефективно, через те, що аміногрупа в α-положенні глутамату захищається ацетильною групою, через що циклізація семіальдегіду стає неможливою. Першою реакцією цього шляху є утворення N-ацетилглутамату, внаслідок перенесення ацетильної групи із ацетил-КоА ферментом N-ацетилглутаматсинтазою. Далі N-ацетилглутамат активується приєднанням фосфатної групи і відновлюється до N-ацетилглутамат-γ-семіальдегіду. Останній вступає в реакцію переамінування із глутаматом, одним із продуктів якої є N-ацетилорнітин, який перетворюється в орнітин шляхом відщеплення ацетильної групи (фермент N-ацетилорнітиназа). Подальші перетворення орінтину аналогічні до тих, що відбуваються у ссавців[11][12].

Транспорт аргініну

У більшості клітин ссавців потреба в аргініні задовольняється завдяки діяльності однієї із систем транспорту y+, bo,+, Bo,+, y+L. З яких найважливішою є перша — y+ — високоафінний Na-незалежний транспортер аргініну, лізину та орнітину. Перелічені системи транспорту експресуються тканиноспецифічно, наприклад y+ наявна майже у всіх клітинах організму, крім гепатоцитів. Кількість транспортерів аргініну підлягає регулюванню, зокрема вона може бути збільшена у відповідь на дію бактерійних ендотоксинів або цитокінів запалення[5].

Функції аргініну

Окрім того, що аргінін є однією із двадцяти стандартних амінокислот, що кодуються генетичним кодом і входять до складу білків, ця амінокислота має ряд інших функцій в організмі. Зокрема, вона необхідна для синтезу сечовини в уреателічних організмів, продукування оксиду Нітрогену (II), поліамінів, агматину, креатину, також аргінін може виступати попередником для утворення інших амінокислот, зокрема проліну та глутамату і глутаміну[5]. Перелічні шляхи утилізації аргініну в організмі функціонують з різною інтенсивністю, наприклад швидкість утворення NO у 180 разів нижча за швидкість продукції сечовини, й у 8 — за швидкість продукції креатину[4]. На продукцію поліамінів використовується навіть менше аргініну, ніж на конститутивний синтез NO[3].

Включення у білки

Аргінін кодується шістьма кодонами мРНК: ЦГА, ЦГУ, ЦГГ, ЦГЦ, АГА та АГГ[1]. Які всі інші амінокислоти, перед включенням у білок він бути активованим і приєднаним до відповідної тРНК. Ці реакції забезпечує фермент аргініл-тРНК синтаза (аміноацил-тРНК синтаза класу I). Спершу відбувається аденілювання аргініну по карбоксильній групі, пізніше аденіл заміщується на відповідну тРНК. Утворений аргініл-тРНК може бути використаний у процесі трансляції, що відбувається на рибосомах[13].

Аналіз більше 1 150 білків показав, що аргінін становить близько 5,1% усіх амінокислот в їх складі[7]. Підвищений його вміст спостерігається у тих білках, що взаємодіють із негативно зарядженими молекулами, такими як ДНК, зокрема в протамін сперми лосося (сальмін) містить 85,2% цієї амінокислоти[14]. Основні властивості аргініну також сприяють формуванню просторової структури поліпептидів, завдяки утворенню іонних зв'язків із вільними карбоксильними групами інших амінокислот[15].

Після включення до складу поліпептиду залишок аргініну може зазнавати модифікації, зокрема пептидиларгініндеамінази (PAD) здатні перетворювати його у залишок цитруліну[16]. Також аргінін може зворотно метилюватись з утворенням ω-N-метиларгініну[17] з метою регулювання активності білків[18].

Ауксотрофність деяких ракових клітин за аргініном

У деяких лініях злоякісних клітин, зокрема меланоми, гепатоцелюлярної карциноми, нирковоклітинного раку та деяких мезотеліом, спостерігається брак експресії аргініносукцинатсинтази, внаслідок чого вони стають ауксотрофними за аргініном. Через це ферменти, що розщеплюють аргінін, такі як аргіназа та бактерійна аргініндеіміназа, можуть використовуватись як протипухлинні препарати при цих типах раку[19].

Вміст аргініну в харчових продуктах

Вміст аргініну відносно високий у морський їжі, соці кавуна, горіхах, насінні, водоростях, м'ясі, концентраті рисового білка та у соєвому білка, але низький у молоці більшості ссавців (включно із людиною, коровами і свиньми). Проте велика частина від загальної кількості цієї амінокислоти, що поступає в організм дорослої людини із їжею, не потрапляє в кров, оскільки близько 40% аргініну відразу ж розщеплюється у тонкому кишківнику[3].

Примітки

  1. ↑ а б Nelson et al, 2008, с. 1069.
  2. ↑ Nelson et al, 2008, с. 686.
  3. ↑ а б в Wu G, Bazer FW, Davis TA, Kim SW, Li P, Marc Rhoads J, Carey Satterfield M, Smith SB, Spencer TE, Yin Y (2008). Arginine metabolism and nutrition in growth, health and disease. Amino Acids. 37: 153—68. doi:10.1007/s00726-008-0210-y. PMID 19030957.
  4. ↑ а б Morris SM Jr (2006). Arginine: beyond protein. Am J Clin Nutr. 83: 508S—512S. PMID 16470022.
  5. ↑ а б в г д е ж и к л м н п р Wu G, Morris SM Jr (1998). Arginine metabolism: nitric oxide and beyond. Biochem J. 15: 1—17. PMID 9806879.
  6. ↑ Ластухін et al, 2006, с. 475.
  7. ↑ а б в Nelson et al, 2008, с. 73.
  8. ↑ Ластухін, 2005, с. 114.
  9. ↑ Jorpes E, Thorén S (1932). The use of the Sakaguchi reaction for the quantitative determination of arginine (PDF). Biochem J. 26: 1504—6. PMID 16744969.
  10. ↑ Nelson et al, 2008, с. 863.
  11. ↑ а б Nelson et al, 2008, с. 862.
  12. ↑ Voet et al, 2011, с. 1071.
  13. ↑ Nelson et al, 2008.
  14. ↑ Ластухін, 2005, с. 98.
  15. ↑ Ластухін, 2005, с. 119.
  16. ↑ Vossenaar ER, Zendman AJ, van Venrooij WJ, Pruijn GJ (2003). PAD, a growing family of citrullinating enzymes: genes, features and involvement in disease. Bioessays. 25: 1106—18. doi:10.1002/bies.10357. PMID 14579251.
  17. ↑ Voet et al, 2011.
  18. ↑ Nelson et al, 2008, с. 78.
  19. ↑ Feun L, You M, Wu CJ, Kuo MT, Wangpaichitr M, Spector S, Savaraj N (2008). Arginine deprivation as a targeted therapy for cancer. Curr Pharm Des. 14: 1049—57. PMID 18473854.

Література

  • Nelson D.L., Cox M.M. (2008). Lehninger Principles of Biochemistry (вид. 5th). W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-7108-1.
  • Voet D., Voet J.G. (2011). Biochemistry (вид. 4th). Wiley. с. 487—496. ISBN 978-0470-57095-1.
  • Ластухін О.Ю. (2005). Хімія природних органічних сполук. Львів: Національний університет «Львівська політехніка», «Інтелект-Захід». ISBN 966-7597-47-4. {{cite book}}: Проігноровано невідомий параметр |сторінок= (довідка)
  • Ластухін Ю.О., Воронов С.А. (2006). Органічна хімія. Львів: Центр Європи. ISBN 966-7022-19-6. {{cite book}}: Проігноровано невідомий параметр |сторінок= (довідка)
20 стандартних амінокислот:
Нестандартні амінокислоти:
Білки • Генетичний код
1 Жирним виділені незамінні для людини амінокислоти.
CHEM: Це незавершена стаття з хімії.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Аргінін&oldid=10208301