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Leucin
L-Leucine.svg
Namen
IUPAC-Name

Leucin
Andere Namen

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2-Amino-4-methylpentansäure
Kennungen
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard 100.000.475 Bearbeiten Sie dies bei Wikidata
KEGG
UNII
Eigenschaften
C.6H.13N.Ö2
Molmasse 131,175 g · mol−1
Säure (pK.ein) 2,36 (Carboxyl), 9,60 (Amino)[2]
-84,9 · 10−6 cm3/ mol
Ergänzende Datenseite
Brechungsindex (n),
Dielektrizitätskonstante (εr), usw.

Thermodynamisch
Daten

 Phasenverhalten
Festes Flüssiggas
UV, IR, NMR, MS
Sofern nicht anders angegeben, werden Daten für Materialien in ihrem Standardzustand (bei 25 ° C) angegeben [77 °F]100 kPa).
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Infobox-Referenzen

Leucin (Symbol Leu oder L.)[3] ist eine essentielle Aminosäure, die bei der Biosynthese von Proteinen verwendet wird. Leucin ist eine α-Aminosäure, dh es enthält eine α-Aminogruppe (die sich im protonierten -NH befindet3+ bilden unter biologischen Bedingungen) eine α-Carbonsäuregruppe (die sich im deprotonierten -COO befindet– – unter biologischen Bedingungen bilden) und eine Seitenketten-Isobutylgruppe, die es zu einer unpolaren aliphatischen Aminosäure macht. Es ist beim Menschen essentiell, was bedeutet, dass der Körper es nicht synthetisieren kann: Es muss aus der Nahrung gewonnen werden. Menschliche Nahrungsquellen sind proteinhaltige Lebensmittel wie Fleisch, Milchprodukte, Sojaprodukte sowie Bohnen und andere Hülsenfrüchte. Es wird von den Codons UUA, UUG, CUU, CUC, CUA und CUG codiert.

Leucin ist wie Valin und Isoleucin eine verzweigtkettige Aminosäure. Die primären metabolischen Endprodukte des Leucinstoffwechsels sind Acetyl-CoA und Acetoacetat; Folglich ist es eine der beiden ausschließlich ketogenen Aminosäuren, wobei Lysin die andere ist.[4] Es ist die wichtigste ketogene Aminosäure beim Menschen.[5]

Leucin und β-Hydroxy-β-methylbuttersäure, ein kleiner Leucinmetabolit, zeigen beim Menschen pharmakologische Aktivität und fördern nachweislich die Proteinbiosynthese über die Phosphorylierung des mechanistischen Ziels von Rapamycin (mTOR).[6][7]

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Diätetisches Leucin[edit]

Als Lebensmittelzusatzstoff hat L-Leucin die E-Nummer E641 und wird als Geschmacksverstärker eingestuft.[8]

Bedarf[edit]

Das Food and Nutrition Board (FNB) des US Institute of Medicine hat im Jahr 2002 empfohlene Tagesdosis (RDA) für essentielle Aminosäuren festgelegt. Für Leucin für Erwachsene ab 19 Jahren 42 mg / kg Körpergewicht / Tag.[9]

Quellen [edit]

Nahrungsquellen für Leucin[10]
Essen g / 100 g
Molkeproteinkonzentrat, trockenes Pulver 10.0-12.0
Sojaproteinkonzentrat, trockenes Pulver 7,5-8,5
Erbsenproteinkonzentrat, trockenes Pulver 6.6
Sojabohnen, reife Samen, geröstet, gesalzen 2.87
Hanfsamen, geschält 2.16
Rindfleisch, rund, rund, roh 1,76
Erdnüsse 1,67
Fisch, Lachs, rosa, roh 1,62
Weizenkeime 1,57
Mandeln 1,49
Huhn, Broiler oder Friteusen, Oberschenkel, roh 1.48
Hühnerei, Eigelb, roh 1,40
Hafer 1.28
Edamame (Sojabohnen, grün, roh) 0,93
Bohnen, Pinto, gekocht 0,78
Linsen, gekocht 0,65
Kichererbse, gekocht 0,63
Mais, gelb 0,35
Kuhmilch, Vollmilch, 3,25% Milchfett 0,27
Reis, braun, mittelkörnig, gekocht 0,19
Milch, menschlich, reif, flüssig 0,10

Auswirkungen auf die Gesundheit[edit]

Es wurde festgestellt, dass Leucin als Nahrungsergänzungsmittel den Abbau von Muskelgewebe verlangsamt, indem es die Synthese von Muskelproteinen bei gealterten Ratten erhöht.[11] Die Ergebnisse von Vergleichsstudien sind jedoch widersprüchlich. Eine langfristige Leucin-Supplementierung erhöht weder die Muskelmasse noch die Kraft bei gesunden älteren Männern.[12] Es sind weitere Studien erforderlich, vorzugsweise solche, die auf einer objektiven, zufälligen Stichprobe der Gesellschaft beruhen. Faktoren wie Lebensstil, Alter, Geschlecht, Ernährung, Bewegung usw. müssen in die Analysen einbezogen werden, um die Auswirkungen von zusätzlichem Leucin als eigenständiges Produkt zu isolieren, oder wenn es mit anderen verzweigtkettigen Aminosäuren (BCAAs) eingenommen wird. Bis dahin kann Nahrungsergänzungsmittel Leucin nicht als Hauptgrund für Muskelwachstum oder optimale Erhaltung für die gesamte Bevölkerung in Verbindung gebracht werden.

Sowohl L-Leucin als auch D-Leucin schützen Mäuse vor Anfällen.[13] D-Leucin beendet auch Anfälle bei Mäusen nach dem Einsetzen der Anfallsaktivität, mindestens so wirksam wie Diazepam und ohne beruhigende Wirkungen.[13] Eine verminderte Nahrungsaufnahme von L-Leucin fördert die Adipositas bei Mäusen.[14] Hohe Leucinspiegel im Blut sind mit Insulinresistenz bei Menschen, Mäusen und Nagetieren verbunden.[15] Dies könnte auf die Wirkung von Leucin zur Stimulierung der mTOR-Signalübertragung zurückzuführen sein.[16] Eine diätetische Einschränkung von Leucin und den anderen BCAAs kann diätbedingte Fettleibigkeit bei Wildtyp-Mäusen umkehren, indem der Energieverbrauch erhöht wird, und kann die Fettmassenzunahme hyperphagischer Ratten einschränken.[17][18]

Die Leucintoxizität, wie sie bei einer dekompensierten Ahornsirup-Urin-Krankheit auftritt, verursacht Delir und neurologische Kompromisse und kann lebensbedrohlich sein.[citation needed]

Eine hohe Aufnahme von Leucin kann bei Menschen mit niedrigem Niacin-Status Symptome von Pellagra verursachen oder verschlimmern, da es die Umwandlung von L-Tryptophan in Niacin stört.[19]

Bei Hyperammonämie wurde Leucin in einer Dosis von mehr als 500 mg / kg / Tag beobachtet.[20] Daher kann inoffiziell ein tolerierbarer oberer Aufnahmewert (UL) für Leucin bei gesunden erwachsenen Männern mit 500 mg / kg / Tag oder 35 g / Tag unter akuten Ernährungsbedingungen vorgeschlagen werden.[20][21]

Pharmakologie[edit]

Pharmakodynamik[edit]

Leucin ist eine Aminosäure aus der Nahrung mit der Fähigkeit, die Synthese von myofibrillären Muskelproteinen direkt zu stimulieren.[22] Diese Wirkung von Leucin ergibt sich aus seiner Rolle als Aktivator des mechanistischen Ziels von Rapamycin (mTOR).[7] eine Serin-Threonin-Proteinkinase, die die Proteinbiosynthese und das Zellwachstum reguliert. Die Aktivierung von mTOR durch Leucin wird durch Rag-GTPasen vermittelt.[23][24][25] Leucinbindung an Leucyl-tRNA-Synthetase,[23][24] Leucinbindung an Sestrin 2,[26][27][28] und möglicherweise andere Mechanismen.

Stoffwechsel beim Menschen[edit]

Der Leucinstoffwechsel findet in vielen Geweben des menschlichen Körpers statt. Das meiste diätetische Leucin wird jedoch in der Leber, im Fettgewebe und im Muskelgewebe metabolisiert.[medical citation needed] Fett- und Muskelgewebe verwenden Leucin bei der Bildung von Sterolen und anderen Verbindungen.[medical citation needed] Der kombinierte Leucinkonsum in diesen beiden Geweben ist siebenmal höher als in der Leber.[34]

Bei gesunden Personen etwa 60% der Ernährung L.-leucin wird nach mehreren Stunden mit etwa 5% metabolisiert (2–10% Bereich) der Ernährung L.-leucin in β-Hydroxy-β-methylbuttersäure (HMB) umgewandelt werden.[32][35][33] Rund 40% der Ernährung L.-leucin wird konvertiert zu Acetyl-CoA, die anschließend bei der Synthese anderer Verbindungen verwendet wird.[33]

Die überwiegende Mehrheit von L.-leucin Der Metabolismus wird zunächst durch das verzweigtkettige Aminosäure-Aminotransferase-Enzym katalysiert, das produziert α-Ketoisocaproat (α-KIC).[32][33] α-KIC wird hauptsächlich durch das mitochondriale Enzym verzweigtkettig metabolisiert α-Ketosäure Dehydrogenase, die es in Isovaleryl-CoA umwandelt.[32][33] Isovaleryl-CoA wird anschließend durch Isovaleryl-CoA-Dehydrogenase metabolisiert und in umgewandelt MC-CoA, das bei der Synthese von Acetyl-CoA und anderen Verbindungen verwendet wird.[33] Während eines Biotinmangels kann HMB aus synthetisiert werden MC-CoA über Enoyl-CoA-Hydratase und ein unbekanntes Thioesteraseenzym,[29][30][36] welche konvertieren MC-CoA in HMB-CoA und HMB-CoA in HMB jeweils.[30] Eine relativ geringe Menge an α-KIC wird in der Leber durch das cytosolische Enzym 4-Hydroxyphenylpyruvat-Dioxygenase (KIC-Dioxygenase) metabolisiert, das α-KIC in HMB umwandelt.[32][33][37] Bei gesunden Personen ist dieser Nebenweg – der die Umwandlung von beinhaltet L.-leucin zu α-KIC und dann zu HMB – ist der vorherrschende Weg der HMB-Synthese.[32][33]

Ein kleiner Bruchteil von L.-leucin Der Stoffwechsel – weniger als 5% in allen Geweben mit Ausnahme der Hoden, wo er etwa 33% ausmacht – wird anfänglich durch Leucinaminomutase katalysiert, wobei β-Leucin produziert wird, das anschließend zu metabolisiert wird β-Ketoisocaproat (β-KIC), β-Ketoisocaproyl-CoA und dann Acetyl-CoA durch eine Reihe nicht charakterisierter Enzyme.[33][38]

Der Metabolismus von HMB wird durch ein nicht charakterisiertes Enzym katalysiert, das es in umwandelt β-Hydroxy β-Methylbutyryl-CoA ((HMB-CoA).[29][33] HMB-CoA wird entweder durch Enoyl-CoA-Hydratase oder ein anderes nicht charakterisiertes Enzym metabolisiert, wobei β-Methylcrotonyl-CoA (MC-CoA) oder Hydroxymethylglutaryl-CoA (HMG-CoA) beziehungsweise.[32][33]MC-CoA wird dann durch das Enzym Methylcrotonyl-CoA-Carboxylase in Methylglutaconyl-CoA umgewandelt (MG-CoA), die anschließend in konvertiert wird HMG-CoA durch Methylglutaconyl-CoA-Hydratase.[32][33][38]HMG-CoA wird dann in gespalten Acetyl-CoA und Acetoacetat durch HMG-CoA Lyase oder zur Herstellung von Cholesterin über den Mevalonat-Weg verwendet.[32][33]

Synthese in nichtmenschlichen Organismen[edit]

Leucin ist eine essentielle Aminosäure in der Ernährung von Tieren, da ihnen der vollständige Enzymweg zur Synthese fehlt de novo aus potentiellen Vorläuferverbindungen. Folglich müssen sie es normalerweise als Bestandteil von Proteinen aufnehmen. Pflanzen und Mikroorganismen synthetisieren Leucin aus Brenztraubensäure mit einer Reihe von Enzymen:[39]

Die Synthese der kleinen, hydrophoben Aminosäure Valin umfasst auch den ersten Teil dieses Weges.

Chemie[edit]

((S.) -Leucin (oder L.-leucin), links; ((R.) -leucin (oder D.-leucin), rechts, in zwitterionischer Form bei neutralem pH

Leucin ist eine verzweigtkettige Aminosäure (BCAA), da es eine aliphatische Seitenkette besitzt, die nicht linear ist.

Racemisches Leucin wurde einer zirkular polarisierten Synchrotronstrahlung ausgesetzt, um den Ursprung der biomolekularen Asymmetrie besser zu verstehen. Eine Enantiomerenverstärkung von 2,6% wurde induziert, was auf einen möglichen photochemischen Ursprung der Homochiralität von Biomolekülen hinweist.[40]

Siehe auch[edit]

  • Leucine, die Isomere und Derivate von Leucin
  • Leucin-Reißverschluss, ein häufiges Motiv in Transkriptionsfaktor-Proteinen

Verweise[edit]

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Externe Links[edit]


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