Kyselina asparagová

Kyselina asparagová
Strukturní vzorec L-asparagové kyseliny
Obecné
Systematický název	(2S)-2-aminobutandiová kyselina (2S)-2-aminojantarová kyselina
Triviální název	Kyselina asparagová
Latinský název	acidum asparticum
Anglický název	aspartic acid
Německý název	Asparaginsäure
Funkční vzorec	HOOC-CH2CHNH2-COOH
Sumární vzorec	C4H7NO4
Vzhled	Bílá pevná látka
Identifikace
Registrační číslo CAS	56-84-8
Vlastnosti
Molární hmotnost	133,10 g/mol
Teplota tání	270–271 °C
Hustota	1,660 g/cm³ (25 °C)
Disociační konstanta pKa	2,19; 3,87
Disociační konstanta pKb	9,82
Rozpustnost ve vodě	4 g/l (20 °C)
Izoelektrický bod	3,03
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Kyselina 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. 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,^[1] společně s glutamátem je hlavní excitační neurotransmiter mozku a míchy.^[zdroj?]

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. 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.^[2]

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 pK_a 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. 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.^[3]

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. 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.^[4]

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.^[5] Tato dráha umožňuje přenést z cytosolu redukovaný NADH, hromadící se činností glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenázy, do mitochondrií, kde se snadno reoxiduje v dýchacím řetězci. 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. 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.^[6] 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.^[7]

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.^[8] 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.^[9][10][11]

Metabolismus

Zdroje

Tato část článku je příliš stručná nebo postrádá důležité informace. Pomozte Wikipedii tím, že ji vhodně rozšíříte.

Kyselina asparagová je neesenciální aminokyselina, proto není nezbytné, aby byla přijímána potravou, pokud má organismus dostatečný přísun jiných aminokyselin.

Biosyntéza a degradace

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.^[12]

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.^[13]

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. ISBN 80-7319-013-3

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu kyselina asparagová na Wikimedia Commons