Asparagin – Wikipedia

l-Asparagin
Skelettformel von L-Asparagin
Kugel-Stab-Modell des L-Asparagin-Moleküls als Zwitterion
Namen
IUPAC-Name

Asparagin

Andere Namen

2-Amino-3-carbamoylpropansäure

Bezeichner
  • 70-47-3 prüfenJa
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Arzneimittelbank
ECHA-InfoCard 100.019.565 Bearbeite dies bei Wikidata
EG-Nummer
KEGG
UNII
  • InChI=1S/C4H8N2O3/c5-2(4(8)9)1-3(6)7/h2H,1,5H2,(H2,6,7)(H,8,9)/t2-/m0/ s1 prüfenJa
    Schlüssel: DCXYFEDJOCDNAF-REOHCLBHSA-N prüfenJa
  • InChI=1/C4H8N2O3/c5-2(4(8)9)1-3(6)7/h2H,1,5H2,(H2,6,7)(H,8,9)/t2-/m0/ s1

    Schlüssel: DCXYFEDJOCDNAF-REOHCLBHBD

Eigenschaften
C4h8n2Ö3
Molmasse 132.119 g·mol-1
Aussehen weiße Kristalle
Dichte 1,543 g/cm²3
Schmelzpunkt 234 °C (453 °F; 507 K)
Siedepunkt 438 °C (820 °F; 711 K)
2,94 g/100 ml
Löslichkeit löslich in Säuren, Basen, vernachlässigbar in Methanol, Ethanol, Ether, Benzol
Protokoll P −3,82
Säure (pKein)
  • 2.1 (Carboxyl; 20 °C, H2Ö)
  • 8,80 (Amino; 20 °C, H2Ö)[1]
-69,5·10-6 cm3/mol
Struktur
orthorhombisch
Thermochemie
−789.4 kJ/mol
Gefahren
Sicherheitsdatenblatt Siehe: Datenseite
Sigma-Alrich
NFPA 704 (Feuerdiamant)
Flammpunkt 219 °C (426 °F; 492 K)
Ergänzende Datenseite
Brechungsindex (n),
Dielektrizitätskonstante (εR), etc.

Thermodynamik
Daten

Phasenverhalten
Festes Flüssiggas
UV, IR, NMR, MS
Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich die Daten auf Materialien im Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa).
prüfenJa verifizieren (was ist prüfenJa☒n ?)
Infobox-Referenzen

Chemische Verbindung

Asparagin (Symbol Asn oder n[2]), ist eine α-Aminosäure, die bei der Biosynthese von Proteinen verwendet wird. Es enthält eine α-Aminogruppe (die im protonierten −NH+
3
unter biologischen Bedingungen bilden), eine α-Carbonsäuregruppe (die sich im deprotonierten -COO unter biologischen Bedingungen bilden) und ein Seitenketten-Carboxamid, das es als polare (bei physiologischem pH) aliphatische Aminosäure klassifiziert. Es ist für den Menschen nicht essentiell, was bedeutet, dass der Körper es synthetisieren kann. Es wird von den Codons AAU und AAC kodiert.

Eine Reaktion zwischen Asparagin und reduzierenden Zuckern oder anderen Carbonylquellen erzeugt Acrylamid in Lebensmitteln, wenn sie auf eine ausreichende Temperatur erhitzt werden. Diese Produkte kommen in Backwaren wie Pommes Frites, Kartoffelchips und Toastbrot vor.

Geschichte[edit]

Asparagin wurde erstmals 1806 in kristalliner Form von den französischen Chemikern Louis Nicolas Vauquelin und Pierre Jean Robiquet (damals ein junger Assistent) aus Spargelsaft isoliert.[3][4] in dem es reichlich vorhanden ist, daher der gewählte Name. Es war die erste Aminosäure, die isoliert wurde.[5]

Drei Jahre später, im Jahr 1809, identifizierte Pierre Jean Robiquet eine Substanz aus der Süßholzwurzel mit Eigenschaften, die er als denen von Asparagin als sehr ähnlich bezeichnete.[6] und das Plisson 1828 als Asparagin selbst identifizierte.[7][8]

Die Bestimmung der Struktur von Asparagin erforderte jahrzehntelange Forschung. Die empirische Formel für Asparagin wurde erstmals 1833 von den französischen Chemikern Antoine François Boutron Charlard und Théophile-Jules Pelouze bestimmt; im selben Jahr lieferte der deutsche Chemiker Justus Liebig eine genauere Formel.[9][10] 1846 behandelte der italienische Chemiker Raffaele Piria Asparagin mit salpetriger Säure, wodurch das Amin des Moleküls (–NH2)-Gruppen und wandelte Asparagin in Äpfelsäure um.[11] Dies enthüllte die grundlegende Struktur des Moleküls: eine Kette aus vier Kohlenstoffatomen. Piria hielt Asparagin für ein Diamid der Apfelsäure;[12] jedoch zeigte 1862 der deutsche Chemiker Hermann Kolbe, dass diese Vermutung falsch war; stattdessen kam Kolbe zu dem Schluss, dass Asparagin ein Amid eines Bernsteinsäureamins ist.[13] 1886 entdeckte der italienische Chemiker Arnaldo Piutti (1857–1928) ein Spiegelbild oder „Enantiomer“ der natürlichen Form von Asparagin, das viele Eigenschaften von Asparagin teilte, sich aber auch davon unterschied.[14] Da die Struktur von Asparagin noch nicht vollständig bekannt war – die Lage der Amingruppe im Molekül war noch nicht geklärt[15] – Piutti synthetisierte Asparagin und veröffentlichte damit 1888 seine wahre Struktur.[16]

Strukturfunktion in Proteinen[edit]

Da die Asparagin-Seitenkette Wasserstoffbrückenbindungen mit dem Peptidrückgrat eingehen kann, werden Asparaginreste häufig am Anfang von alpha-Helices als asx-Turns und asx-Motive und in ähnlichen Turn-Motiven oder als Amidringe in Beta-Faltblättern gefunden. Seine Rolle kann als „Abschluss“ der Wasserstoffbrücken-Wechselwirkungen angesehen werden, die ansonsten durch das Polypeptid-Rückgrat befriedigt würden.

Asparagin bietet auch Schlüsselstellen für die N-verknüpfte Glykosylierung, die Modifikation der Proteinkette durch Hinzufügen von Kohlenhydratketten. Typischerweise kann ein Kohlenhydratbaum nur an einen Asparaginrest angehängt werden, wenn dieser auf der C-Seite von X-Serin oder X-Threonin flankiert wird, wobei X eine beliebige Aminosäure mit Ausnahme von Prolin ist.[17]

Asparagin kann im HIF1-Hypoxie-induzierbaren Transkriptionsfaktor hydroxyliert werden. Diese Modifikation hemmt die HIF1-vermittelte Genaktivierung.[18]

Quellen[edit]

Nahrungsquellen[edit]

Asparagin ist für den Menschen nicht essentiell, kann also aus Zwischenprodukten des zentralen Stoffwechselweges synthetisiert werden und wird nicht mit der Nahrung benötigt.

Asparagin kommt vor in:

  • Tierische Quellen: Milchprodukte, Molke, Rindfleisch, Geflügel, Eier, Fisch, Laktalbumin, Meeresfrüchte
  • Pflanzenquellen: Spargel, Kartoffeln, Hülsenfrüchte, Nüsse, Saaten, Soja, Vollkornprodukte

Biosynthese[edit]

Die Vorstufe von Asparagin ist Oxalacetat. Oxalacetat wird mit Hilfe eines Transaminase-Enzyms in Aspartat umgewandelt. Das Enzym überträgt die Aminogruppe von Glutamat auf Oxalacetat und produziert α-Ketoglutarat und Aspartat. Das Enzym Asparaginsynthetase produziert aus Aspartat, Glutamin und ATP Asparagin, AMP, Glutamat und Pyrophosphat. Bei der Asparagin-Synthetase-Reaktion wird ATP verwendet, um Aspartat zu aktivieren, wodurch β-Aspartyl-AMP gebildet wird. Glutamin spendet eine Ammoniumgruppe, die mit β-Aspartyl-AMP reagiert, um Asparagin und freies AMP zu bilden.

Die Biosynthese von Asparagin aus Oxalacetat

Degradierung[edit]

Asparagin tritt beim Menschen normalerweise als Oxalacetat in den Zitronensäurezyklus ein.[19] In Bakterien führt der Abbau von Asparagin zur Bildung von Oxalacetat, dem Molekül, das sich im Zitronensäurezyklus (Krebs-Zyklus) mit Citrat verbindet. Asparagin wird durch Asparaginase zu Aspartat hydrolysiert. Aspartat wird dann transaminiert, um aus Alpha-Ketoglutarat Glutamat und Oxalacetat zu bilden.

Funktion[edit]

Asparagin ist erforderlich für die Entwicklung und Funktion des Gehirns.[20] Die Verfügbarkeit von Asparagin ist auch für die Proteinsynthese während der Replikation von Pockenviren wichtig.[21]

Die Zugabe von N-Acetylglucosamin zu Asparagin erfolgt durch Oligosaccharidtransferase-Enzyme im endoplasmatischen Retikulum.[22] Diese Glykosylierung ist sowohl für die Proteinstruktur wichtig[23] und Proteinfunktion.[24]

Zwitterion-Struktur[edit]

(S)-Asparagin (links) und (R)-Asparagin (rechts) in zwitterionischer Form bei neutralem pH.

Angeblicher Zusammenhang mit Krebs bei Labormäusen[edit]

Laut einem Artikel aus dem Jahr 2018 in Der Wächter, fand eine Studie heraus, dass sinkende Asparaginspiegel „dramatisch“ die Ausbreitung von Brustkrebs bei Labormäusen reduzierten.[25][26] Der Artikel stellte fest, dass ähnliche Studien am Menschen nicht durchgeführt wurden.

Verweise[edit]

  1. ^ Haynes WM, Hrsg. (2016). SFB-Handbuch für Chemie und Physik (97. Aufl.). CRC-Presse. S. 5–89. ISBN 978-1498754286.
  2. ^ „Nomenklatur und Symbolik für Aminosäuren und Peptide“. Gemeinsame IUPAC-IUB-Kommission für biochemische Nomenklatur. 1983. Archiviert von das Original am 9. Oktober 2008. Abgerufen 5. März 2018.
  3. ^ Vauquelin LN, Robiquet PJ (1806). „La découverte d’un nouveau principe vegétal dans le suc des asperges“. Annales de Chimie (auf Französisch). 57: 88–93. hdl:2027/nyp.33433062722578.
  4. ^ Plimmer rechts (1912) [1908]. Plimmer RH, Hopkins FG (Hrsg.). Die chemische Zusammensetzung der Proteine. Monographien zur Biochemie. Teil I. Analyse (2. Aufl.). London: Longmans, Green und Co. p. 112. Abgerufen 18. Januar 2010.
  5. ^ Anfinsen CB, Edsall JT, Richards FM (1972). Fortschritte in der Proteinchemie. New York: Akademische Presse. pp. 99, 103. ISBN 978-0-12-034226-6.
  6. ^ Robiquet-PJ (1809). „Analyse de la racine de réglisse“ [Analysis of licorice root]. Annales de Chimie et de Physique (auf Französisch). 72 (1): 143–159.
  7. ^ Plisson A (1828). „De l’indentité de l’asparagine avec l’agédoïte“ [On the identity of asparagine with agédoïte]. Journal de Pharmacie et des Sciences Accessoires (auf Französisch). 14 (4): 177–182.
  8. ^ Filzer HW, Lloyd JU (1898). „Glycyrrhiza (USP) – Glycyrrhiza“. King’s American Dispensatory. Henriettes Kräuter-Homepage.
  9. ^ Boutron-Charlard; Pelouze (1833). „Über das Asparamid (Asparagin des Herrn Robiquet) und die Asparamidsäure“ [On asparamide (the asparagine of Mr. Robiquet) and aspartic acid]. Annalen der Chemie (auf Deutsch). 6: 75–88. mach:10.1002/jlac.18330060111. Die empirische Formel von Asparagin erscheint auf S. 80.
  10. ^ Liebig J (1833). „Über die Zusammensetzung des Asparamides und der Asparaginsäure“ [On the composition of asparamide [asparagine] und Asparaginsäure]. Annalen der Chemie (auf Deutsch). 7 (14): 146–150. Bibcode:1834AnP…107..220L. mach:10.1002/andp.18341071405. Die empirische Formel steht auf S. 149 ; die Formel ist richtig, wenn die Indizes durch 2 geteilt werden.
  11. ^ Sehen:
  12. ^ Plimmer RH (1912). Die chemische Konstitution der Proteine. Teil I: Analyse (2. Aufl.). London, England: Longmans, Green und Co. p. 112.
  13. ^ Kolbe H (1862). „Über die chemische Constitution des Asparagins und der Asparaginsäure“ [On the chemical constitution of asparagine and aspartic acid]. Annalen der Chemie (auf Deutsch). 121 (2): 232–236. mach:10.1002/jlac.18621210209.
  14. ^ Piutti A (1886). „Ein neues Asparagin“ [A new asparagine]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (auf Deutsch). 19 (2): 1691–1695. mach:10.1002/cber.18860190211.
  15. ^ Der französische Chemiker Edouard Grimaux dachte, dass die Amingruppe (–NH2) befand sich neben der Amidgruppe (–C(O)NH2), während der italienische Chemiker Icilio Guareschi dachte, dass sich die Amingruppe neben der Carboxylgruppe (–COOH) befindet.
    • Grimaux E (1875). „Recherches synthétiques sur le groupe urique“ [Synthetic investigations of the uric group]. Bulletin de la Société Chimique de Paris. 2. Serie (auf Französisch). 24: 337–355. Auf P. 352 stellte Grimaux zwei mutmaßliche Strukturen für Asparagin vor, und auf S. 353 favorisierte er die Struktur (I.), was falsch ist. Ab s. 353: “ … ce sont les formules marquées du chiffre I qui me semblent devoir tre adoptées pour l’asparagine, … „ ( … es sind die mit der Ziffer I gekennzeichneten Formeln, die, wie mir scheint, für Asparagin übernommen werden sollten, … )
    • Guareschi ich (1876). „Studi sull‘ Asparagin e sull‘ acido aspartico“ [Studies of asparagine and of aspartic acid]. Atti della Reale Academia del Lincei. 2. Serie (auf Italienisch). 3 (Teil 2): ​​378–393. Auf P. 388 schlug Guareschi zwei Strukturen (α und β) für Asparagin vor; er bevorzugte α, das richtige. Ab s. 388: „La formola α mi sembra preferibile per seguente ragione: … „ (Die Formel α erscheint mir aus folgendem Grund vorzuziehen: … )
    • Englische Zusammenfassung in: Guareschi J (1877). „Asparagin und Asparaginsäure“. Zeitschrift der Chemischen Gesellschaft. 31: 457–459. Siehe insbesondere S. 458.

  16. ^ Piutti A (1888). „Sintesi e costituzione delle asparagine“ [Synthesis and constitution of asparagine]. Gazzetta Chimica Italiana (auf Italienisch). 18: 457–472.
  17. ^ Brooker R, Widmaier E, Graham L, Stiling P, Hasenkampf C, Hunter F, Bidochka M, Riggs D (2010). „Kapitel 5: Systembiologie der Zellorganisation“. Biologie (kanadische Hrsg.). Vereinigte Staaten von Amerika: McGraw-Hill Ryerson. S. 105–106. ISBN 978-0-07-074175-1.
  18. ^ Lando D, Peet DJ, Gorman JJ, Whelan DA, Whitelaw ML, Bruick RK (Juni 2002). „FIH-1 ist ein Asparaginyl-Hydroxylase-Enzym, das die Transkriptionsaktivität des Hypoxie-induzierbaren Faktors reguliert“. Gene & Entwicklung. 16 (12): 1466–71. mach:10.1011/gad.991402. PMC 186346. PMID 12080085.
  19. ^ Berg, Jeremy; Tymoczko, John; Stryer, Lubert (2002). Biochemie (5. Aufl.). New York: WH Freeman. P. 968. ISBN 0716746840. Abgerufen 27. Mai 2021.
  20. ^ Ruzzo EK, Capo-Chichi JM, Ben-Zeev B, Chitayat D, Mao H, Pappas AL, et al. (Oktober 2013). „Ein Mangel an Asparaginsynthetase verursacht eine angeborene Mikrozephalie und eine fortschreitende Form der Enzephalopathie“. Neuron. 80 (2): 429–41. mach:10.1016/j.neuron.2013.08.013. PMC 3820368. PMID 24139043.
  21. ^ Hose A, Cao S, Yang Z (Juli 2019). Shisler JL (Hrsg.). „Asparagin ist ein kritischer limitierender Metabolit für die Proteinsynthese des Vacciniavirus während des Glutaminmangels“. Zeitschrift für Virologie. 93 (13): e01834–18, /jvi/93/13/JVI.01834–18.atom. mach:10.1128/JVI.01834-18. PMC 6580962. PMID 30996100.
  22. ^ Burda P, Aebi M (Januar 1999). „Der Dolichol-Weg der N-verknüpften Glykosylierung“. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Allgemeine Fächer. 1426 (2): 239–57. mach:10.1016/S0304-4165(98)00127-5. PMID 9878760.
  23. ^ Imperiali B, O’Connor SE (Dezember 1999). „Auswirkung der N-gebundenen Glykosylierung auf Glykopeptid- und Glykoproteinstruktur“. Aktuelle Meinung in der chemischen Biologie. 3 (6): 643–9. mach:10.1016/S1367-5931(99)00021-6. PMID 10600722.
  24. ^ Patterson MC (September 2005). „Stoffwechselnachahmer: die Störungen der N-gebundenen Glykosylierung“. Seminare in der Kinderneurologie. 12 (3): 144–51. mach:10.1016/j.spen.2005.10.002. PMID 16584073.
  25. ^ Probe I (2018-02-07). „Ausbreitung von Brustkrebs im Zusammenhang mit Verbindungen in Spargel und anderen Lebensmitteln“. Der Wächter. Abgerufen 2018-05-30.
  26. ^ SR Knott, E. Wagenblast, S. Khan, SY Kim, M. Soto, M. Wagner et al. (Februar 2018). „Die Bioverfügbarkeit von Asparagin regelt die Metastasierung in einem Brustkrebsmodell“. Natur. 554 (7692): 378–381. Bibcode:2018Natur.554..378K. mach:10.1038/natur25465. PMC 5898613. PMID 29414946.

Externe Links[edit]