Leucin

Historie

Leucin poprvé izoloval Joseph Louis Proust roku 1819 při studiu, čemu vděčí různé druhy sýrů své chuti, jelikož zjistil, že fermentací mléčného kaseinu a glutenu z pšeničné mouky lze získat kromě oxidu uhličitého, amoniaku a kyseliny octové i dvě další látky, které provizorně nazval jako kyselina (acide caséique, později určeno jako směs různých látek) a oxid (oxide caséeux, později určen jako leucin). O rok později Henri Braconnot lépe přečistil nově získanou bílou krystalickou látku a zjistil, že se nejedná o oxid a že obsahuje dusík; pojmenoval ji leucin podle řeckého slova pro bílou (λευκό).

Funkce a vlastnosti

strukturním motivu zvaném leucinový zip, které drží dvě molekuly pohromadě . +more.

Chemické vlastnosti

Postranní řetězec leucinu je tvořen rozvětvenou alifatickou isobutylovou skupinou: (CH3)2CH-CH2-, což zajišťuje jeho hydrofobní charakter. Protože isoleucin je isomer leucinu, mají velmi podobné vlastnosti a stejnou molekulovou hmotnost - při analýze proteinů hmotnostní spektrometrií je obtížné je navzájem odlišit, pokud se nezkoumá fragmentace jejich postranních řetězců, což pro náročnost provedení doposud není běžné.

Funkce v proteinech

Leucin se pro svůj hydrofobní charakter vyskytuje především zabořený uvnitř proteinů, kde zprostředkovává hydrofobní interakce. Je málo reaktivní a většinou se proto neúčastní enzymatických reakcí přímo, ale může zajišťovat specifickou vazbu hydrofóbních ligandů, jako jsou například lipidy. +more Ve většině hydrofóbních interakcí může být snadno nahrazen jinými hydrofóbními aminokyselinami. Protože se větví až na svém γ-uhlíku, tedy poměrně daleko od peptidové kostry, má větší konformační volnost než jinak podobný isoleucin a valin, díky čemuž preferuje konformaci alfa-helix oproti beta-listu. Leucin má významnou roli v řadě proteinových strukturních motivů.

Strukturní motivy proteinů

Krystalová struktura proteinu (inhibitor ribonukleáz) tvořeného „repeticí bohatou na leucin“, leucin v tomto proteinu tvoří asi pětinu aminokyselin. +more Leucin je významný v některých strukturních motivech, jako je leucinový zip nebo „repetice bohatá na leucin“ (leucine-rich repeat), kde zajišťuje hydrofobní interakce.

Leucinový zip se vyskytuje v řadě proteinů, které interagují s DNA (transkripční faktory), jedná se o dimerizační doménu, pomocí které spolu interagují dva proteiny: každý z nich nese alfa-helix bohatý na leucin (většinou každá sedmá aminokyselina) Pravidelným opakováním leucinu vzniká na povrchu helixu hydrofobní pás, kterým se na sebe vážou. V dimerní formě jsou pak schopné interagovat se specifickými úseky DNA a např. +more tak ovlivňovat jejich transkripci (transkripční faktory).

„Repetice bohatá na leucin“ (leucine-rich repeat) je další strukturní motiv bohatě využívající leucin, je složen z podjednotek (jeden list beta-listu-smyčka-alfa-helix), které se skládají do útvaru připomínajícího podkovu. Leucin je zde hluboce zabořen mezi beta-listy a alfa-helixy, které stabilizuje hydrofobními inferakcemi. +more Vnější strana tohoto strukturního motivu slouží pro interakce mezi proteiny, případně pro vazbu dalších molekul, vyskytuje se například v Toll-like receptorech.

Přídatná látka a doplněk stravy

Leucin je klasifikován jako přídatná látka E641, patří mezi látky zvýrazňující chuť a vůni. Komerčně je získáván z glutenu, kaseinu nebo keratinu. +more Používá se také jako přídatná látka v umělém sladidle aspartamu.

Leucin je hojně využíván jako součást doplňků stravy v kulturistice, protože zvyšuje syntézu proteinů ve svalech a tím podporuje jejich růst. Svaly reagují na přísun energie a aminokyselin (stavebních bloků pro proteiny svalů), přičemž leucin má z aminokyselin největší efekt. +more Leucin ovšem nemůže být používán samotný, protože jeho metabolismus je úzce propojen s valinem a isoleucinem (se kterými tvoří skupinu aminokyselin s rozvětveným řetězcem - BCAA) a dodání leucinu sníží množství těchto aminokyselin v plazmě, typicky se proto podává směs leucin:valin:isoleucin 2:1:1. I když dodávání BCAA (tedy leucinu) má v krátkodobém horizontu pozitivní účinky, doposud (k 2014) neexistují dlouhodobé studie určující bezpečné a efektivní dávky. V kulturistice se jako doplněk stravy používá také beta-hydroxy-beta-methylbutyrát (HMB), což je produkt rozkladu leucinu a působí stejným mechanismem, jeho účinnost ale není dostatečně prostudovaná.

Regulace tělesného metabolismu

Protože se jedná o esenciální aminokyselinu, hladina dostupného leucinu je pečlivě hlídána, a zároveň slouží jako známka dostupnosti ostatních aminokyselin. V trávicím systému přítomnost leucinu vyvolává v buňkách odpověď zahrnující změnu syntézy peptidických hormonů: snižuje produkci ghrelinu (signalizující hlad) a zvyšuje produkci inkretinu GLP-1 (signalizující nasycení) aktivací kinázy mTOR. +more Leucin zároveň dokáže procházet hematoencefalickou bariérou a stimulovat tak centra přímo v mozku, především hypothalamus a tak regulovat příjem potravy. Leucin pomáhá při léčbě cukrovky 2. typu, protože jednak zvyšuje produkci inzulinu beta buňkami a zároveň stimuluje přijímání glukózy svalovými buňkami, čímž tělu pomáhá zpracovávat krevní glukózu nezávisle na inzulínu a také zajišťuje ochranu před ztrátou svalové hmoty tím, že ve svalech aktivuje recyklaci glukózy stimulací alaninového cyklu.

Zdroje

Leucin je pro lidi esenciální aminokyselina, proto musí být přijímán v potravě. Např. +more v sójových bobech, mase (hovězí, kuřecí prsa, losos), vejcích, arašídech, mandlích, čočce a cizrně.

Metabolismus

Odbourávání

Leucin je spolu s dalšími aminokyselinami s rozvětveným řetězcem odbouráván ve svalech, tukové tkáni, ledvinách a mozku, kde slouží jako zdroj energie, a ne v játrech, jak je běžné pro ostatní aminokyseliny. Za degradaci je zodpovědný dehydrogenázový komplex 2-ketokyselin s větveným řetězcem (BCKDC), rozklad postranní skupiny probíhá podobným postupem jako beta-oxidace mastných kyselin a výsledným produktem je acetylkoenzym A. +more Leucin je jednou ze dvou proteinogenních aminokyselin, které jsou výhradně ketogenní (druhá je lyzin), při odbourávání leucinu tedy nevzniká glukóza, ale ketolátka kyselina acetyloctová a jeho využívání jako zdroj energie vede ke ketóze.

Při dědičné nemoci javorového sirupu (neboli leucinóze) nemá tělo funkční komplex (BCKDC) rozkládající aminokyseliny s rozvětveným řetězcem, tedy i leucin, takže při příjmu potravin bohatých na leucin a hladovění (kdy se odbourávají proteiny) se v těle hromadí toxické meziprodukty, jejichž projevem je zápach moči připomínající javorový sirup (případně karamel nebo sušené hrušky). Bez léčby je nemoc smrtelná, léčba spočívá v dietě limitující příjem leucinu.

Odkazy

Reference

Externí odkazy

Kategorie:Proteinogenní aminokyseliny