Cesko.wiki Kyselina asparagová
Author
Albert FloresKyselina 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.
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. +more 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, společně s glutamátem je hlavní excitační neurotransmiter mozku a míchy.
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
Objev kyseliny asparagové začal objevem asparaginu roku 1806 Vauquelinem a Robiquetem. Asparagin byl první objevená aminokyselina a bylo obtížné jej chemicky zařadit. +more 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.
Funkce a vlastnosti
Chemické vlastnosti
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. +more 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.
Význam v proteinech
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. +more 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.
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. Tato dráha umožňuje přenést z cytosolu redukovaný NADH, hromadící se činností glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenázy, do mitochondrií, kde se snadno reoxiduje v dýchacím řetězci. +more NADH však přes membránu v žádné fázi tohoto cyklu neprochází, přenos je nepřímý.
Neurotransmiter
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. +more 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
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. +more 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.
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. 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.
Metabolismus
Zdroje
Kyselina asparagová je neesenciální aminokyselina, proto není nezbytné, aby byla přijímána potravou, pokud má organismus dostatečný přísun jiných aminokyselin.
Biosyntéza a degradace
glutamátu za vzniku aspartátu a alfa-ketoglutarátu. +more 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.
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.
Odkazy
Reference
Literatura
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.