و الهليونين (الأسباراجين أو N) هو حمض اميني مهم للخلية مما يشير إلى وملزمة بين البروتينات والكربوهيدرات. هذا هو واحد من 22 من الأحماض الأمينية الأساسية ويصنف على أنه غير أساسي ، حيث يتم تصنيعه بواسطة جسم الثدييات.
يُصنف هذا الحمض الأميني ضمن مجموعة الأحماض الأمينية القطبية غير المشحونة وكان أول حمض أميني تم اكتشافه ، وهي حقيقة حدثت عام 1806 ، حيث تم عزله من عصير الهليون (نوع من النباتات العشبية) من قبل الكيميائيين الفرنسيين Vauquelin و Robiquet.
التركيب الكيميائي للحمض الأميني Asparagine (المصدر: Borb ، عبر ويكيميديا كومنز)
على الرغم من اكتشافه المبكر ، لم يتم التعرف على الدور البيولوجي والتغذوي للأسباراجين إلا بعد أكثر من 100 عام عندما تم تأكيد وجوده في بنية البروتين الموجود في بذور القنب في عام 1932.
يعمل الأسباراجين والجلوتامين كركائز لمجموعات الأميد من اثنين من الأحماض الأمينية الشائعة جدًا في البروتينات: الأسبارتات (حمض الأسبارتيك) والجلوتامات (حمض الجلوتاميك) ، على التوالي. يتم تحلل الأسباراجين والجلوتامين بسهولة في هذه الأحماض الأمينية عن طريق العمل الأنزيمي أو عن طريق المركبات الحمضية والقاعدية.
العديد من إنزيمات سيرين بروتياز التي تحلل روابط الببتيد تحتوي على أسباراجين على السلسلة الجانبية لموقعها النشط. تحتوي هذه البقايا على شحنة سالبة جزئية وهي مسؤولة عن الارتباط بطريقة تكميلية مع الشحنة الموجبة للببتيدات المستهدفة ، مما يجعلها أقرب إلى موقع الانقسام.
يستخدم الإنزيم المسؤول عن تخليق أوكسالأسيتات من الأسباراجين في علاجات العلاج الكيميائي ويعرف باسم L-asparaginase ، وهو المسؤول عن تحفيز التفتت المائي لمجموعة الأميد من الأسباراجين إلى الأسبارتات والأمونيوم.
يتم التعبير عن الأسباراجيناز بشكل مفرط وتنقيته من الإشريكية القولونية ، ليتم حقنها في مرضى الأطفال المصابين بسرطان الدم الليمفاوي الحاد ، حيث تعتمد كل من الخلايا الليمفاوية الطبيعية والخبيثة على التقاط الأسباراجين في الدم من أجل نموها وتكاثرها.
الخصائص والهيكل
تحتوي جميع التركيبات الكيميائية للأحماض الأمينية على مجموعة كربوكسيل (-COOH) ومجموعة أمينية (-NH3 +) وهيدروجين (-H) ومجموعة R أو بديل مرتبط بنفس ذرة الكربون المركزية ، والمعروفة باسم الكربون. α.
تختلف الأحماض الأمينية عن بعضها البعض من خلال هوية سلاسلها الجانبية ، والتي تُعرف باسم مجموعات R والتي يمكن أن تختلف في الحجم والهيكل والمجموعات الوظيفية وحتى الشحنة الكهربائية.
يتم تحديد ذرات الكربون في المجموعات R بأحرف الأبجدية اليونانية. وهكذا ، في حالة الهليون ، يتم تحديد ذرات الكربون من السلسلة R على أنها β و كربون.
وفقًا لأنواع أخرى من التسميات ، تم إدراج ذرة الكربون في مجموعة الكربوكسيل (-COOH) على أنها C-1 ، لذلك ، مع استمرار الترقيم ، سيكون الكربون α هو C-2 وما إلى ذلك.
يحتوي جزيء الأسباراجين على أربع ذرات كربون ، بما في ذلك الكربون ألفا ، وكربون مجموعة الكربوكسيل ، واثنين من ذرات الكربون التي تشكل جزءًا من مجموعة R ، والمعروفة باسم الكربوكساميد (-CH2-CO-NH2).
تم العثور على مجموعة الكربوكساميد هذه فقط في اثنين من الأحماض الأمينية: في الأسباراجين والجلوتامين. لها خاصية أنها يمكن أن تشكل روابط هيدروجينية بسهولة شديدة من خلال المجموعة الأمينية (-NH2) ومجموعة الكربونيل (-CO).
تصنيف
ينتمي الأسباراجين إلى مجموعة الأحماض الأمينية القطبية غير المشحونة ، وهي عالية الذوبان في الماء والأحماض الأمينية المحبة للماء (بسبب قدرتها على تكوين روابط هيدروجينية متعددة).
تم العثور على سيرين وثريونين وسيستين وجلوتامين أيضًا في مجموعة الأحماض الأمينية القطبية غير المشحونة. كل هذه مركبات "zwitterionic" ، لأنها تحتوي على مجموعة قطبية في سلسلة R الخاصة بهم والتي تساهم في تحييد الشحنات.
جميع الأحماض الأمينية القطبية غير المشحونة غير قابلة للتأين عند الأس الهيدروجيني القريب من 7 (محايد) ، أي أنها لا تحتوي على شحنات موجبة أو سالبة. ومع ذلك ، في الوسائط الحمضية والقاعدية ، تتأين البدائل وتكتسب شحنة.
الكيمياء المجسمة
إن الكربون المركزي أو كربون α للأحماض الأمينية هو كربون مراوان ، وبالتالي ، فإنه يحتوي على أربعة بدائل مختلفة ، مما يعني أن هناك على الأقل اثنين من الأيزومرات الفراغية القابلة للتمييز لكل حمض أميني.
الأيزومرات المجسمة هي صور معكوسة لجزيء له نفس الصيغة الجزيئية ، لكن لا يمكن تركيبه مع بعضهما البعض ، مثل اليدين (يسار ويمين). يشار إليها بالحرف D أو L ، حيث أن حلول هذه الأحماض الأمينية تجريبياً تدور مستوى الضوء المستقطب في اتجاهين متعاكسين.
إن عدم التناسق العام للأحماض الأمينية يجعل الكيمياء الفراغية لهذه المركبات ذات أهمية كبيرة ، حيث أن لكل منها خصائص مختلفة ، يتم تصنيعها وتشارك في مسارات التمثيل الغذائي المختلفة.
يمكن العثور على Asparagine في شكل D-asparagine أو L-asparagine ، وهذا الأخير هو الأكثر شيوعًا في الطبيعة. يتم تصنيعه بواسطة L-asparagine synthetase ويتم استقلابه بواسطة L-asparaginase ، وكلا الإنزيمات وفيرة جدًا في كبد الفقاريات.
المميزات
إن سهولة الترابط الهيدروجيني للأسباراجين تجعله حمضًا أمينيًا مهمًا للاستقرار الهيكلي للبروتينات ، حيث يمكنه تكوين روابط هيدروجينية داخلية مع السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية الأخرى التي تتكون منها.
يوجد الهليون عادة على سطح البروتينات النموذجية في الوسط المائي ، مما يؤدي إلى استقرار بنيتها.
يمكن ربط العديد من البروتينات السكرية بالكربوهيدرات أو الكربوهيدرات من خلال بقايا الأسباراجين أو الثريونين أو السيرين. في حالة الأسباراجين ، يتم إرفاق أسيتيل جالاكتوزامين بشكل عام أولاً بالمجموعة الأمينية بواسطة N-glycosylation.
من المهم ملاحظة أنه في جميع البروتينات السكرية N-glycosylated ، ترتبط الكربوهيدرات بها من خلال بقايا الأسباراجين الموجودة في منطقة معينة يُشار إليها باسم Asn-X-Ser / Thr ، حيث X هو أي حمض أميني.
يتم تجميع هذه البروتينات السكرية في الشبكة الإندوبلازمية ، حيث يتم تجميدها بالجليكوزيلات أثناء ترجمتها.
التخليق الحيوي
جميع الكائنات حقيقية النواة تمتص الأمونيا وتحولها إلى جلوتامات وجلوتامين وفوسفات كارباميل وأسبراجين. يمكن تصنيع الأسباراجين من المواد الوسيطة الحالة للجلوكوز ، في دورة حمض الستريك (من أوكسالأسيتات) أو من السلائف المستهلكة في النظام الغذائي.
إن إنزيم الأسباراجين سينثيتاز هو عبارة عن مادة ترانسفيراز تعتمد على الجلوتامين و ATP والتي تزيل ATP إلى AMP والبيروفوسفات غير العضوي (PPi) ويستخدم الأمونيا أو الجلوتامين لتحفيز تفاعل الوسط وتحويل الأسبارتات إلى الأسباراجين.
تحتوي كل من البكتيريا والحيوانات على مركب أسباراجين ، ومع ذلك ، في البكتيريا ، يستخدم الإنزيم أيون الأمونيوم كمانح للنيتروجين ، بينما في الثدييات ، يستخدم مركب الأسباراجين الجلوتامين كمانح رئيسي لمجموعة النيتروجين.
يعد الانهيار الأنزيمي لجزيء ATP إلى AMP والبيروفوسفات غير العضوي (PPi) ، جنبًا إلى جنب مع الجلوتامين كمانح لمجموعة الأميد ، الاختلافات الرئيسية فيما يتعلق بالتخليق الحيوي للجلوتامين بين الكائنات الحية المختلفة.
انحلال
تم إجراء معظم الدراسات حول استقلاب الأسباراجين في النباتات ، حيث تم إعاقة الدراسات في الثدييات في البداية بسبب عدم وجود منهجيات حساسة بدرجة كافية لفحوصات الأحماض الأمينية على مستوى الأنظمة الأكثر تعقيدًا.
يتحلل L-asparagine باستمرار في الثدييات بواسطة L-asparaginase لإنتاج حمض الأسبارتيك والأمونيوم. يتم استخدامه لتخليق البروتينات السكرية وهو أحد سلائف أوكسالو أسيتات الرئيسية لدورة حمض الستريك.
يحفز إنزيم الأسباراجيناز التحلل المائي للأسباراجين إلى الأسبارتات ، وبالتالي يتم نقل الأسبارتات باستخدام α-ketoglutarate لإنتاج الجلوتامات والأكسالوآسيتات.
تم العثور على مركب Asparagine ، المعروف أيضًا باسم aspartate amonia ligase ، بكثرة في خلايا دماغ الثدييات البالغة.
عندما يتم ملاحظة مستويات منخفضة من هذا الإنزيم في الجسم ، يتشكل ما يعرف باسم "اعتلال الأحماض الأمينية" ، حيث تتراكم ركائز السلائف في سيتوبلازم خلايا الدماغ.
أغذية غنية بالهليون
عادةً ما يعاني الأشخاص المصابون بسرطان الدم الليمفاوي الحاد من نقص في إنزيم الأسباراجين المركب ويعتمدون على الأسباراجين المنتشر ، لذلك يوصى باتباع نظام غذائي غني بالأسباراجين أو الإمداد الخارجي منه.
من بين العديد من الأطعمة التي تحتوي على نسبة عالية من الأسباراجين المحار والدواجن وبيضها وماشية اللحم ومنتجات الألبان ومشتقاتها والخضروات مثل الهليون والبطاطس والدرنات ، إلخ.
هناك مركزات L-asparagine المصممة للرياضيين ذوي القدرة التنافسية العالية ، لأن استهلاكها يساعد على تجديد البروتينات التي تتكون منها الأنسجة.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأشخاص الذين يعانون من نقص في تخليق الأحماض الأمينية يأخذون هذه الأقراص أيضًا لتجنب الاضطرابات في الجهاز العصبي المركزي.
يعتبر الأسباراجين أسهل في التمثيل الغذائي من خلال شكله L-asparagine ، حيث أن العديد من الإنزيمات المشاركة في عملية التمثيل الغذائي لا تتعرف على شكل D-asparagine ، وبالتالي ، لا يتوفر كل الأسباراجين الذي يتم تناوله في الطعام لمختلف الأنواع. عمليات الجسم.
يمكن أن يكون تناول الأسباراجين بكثرة مفيدًا ، ومع ذلك ، يوصى بعدم تناوله بشكل مفرط على شكل أقراص ، حيث تم تحديد أن تركيزات L-asparagine الوفيرة من الأدوية تزيد من نمو الخلايا السرطانية.
المراجع
- كوني ، DA ، Capizzi ، RL ، و Handschumacher ، RE (1970). تقييم التمثيل الغذائي L- الاسبراجين في الحيوانات والإنسان. أبحاث السرطان، 30 (4) ، 929-935
- دنلوب ، PC ، Roon ، RJ ، & Even ، HL (1976). استخدام D-asparagine بواسطة Saccharomyces cerevisiae. مجلة علم الجراثيم، 125 (3) ، 999-1004.
- Kambhampati ، S. ، Ajewole ، E. ، & Marsolais ، F. (2017). التقدم في استقلاب الأسباراجين. قيد التقدم في مجلد علم النبات 79 (ص 49 - 74). سبرينغر ، شام.
- كورنفيلد ، ر. ، وكورنفيلد ، س. (1985). تجميع السكريات السكرية المرتبطة بالأسباراجين. المراجعة السنوية للكيمياء الحيوية، 54 (1) ، 631-664
- ماثيوز ، سي كيه ، وأهيرن ، KG (2002). الكيمياء الحيوية. تعليم بيرسون.
- نيلسون ، DL ، Lehninger ، AL ، & Cox ، MM (2008). مبادئ Lehninger للكيمياء الحيوية. ماكميلان.
- Yamada ، K. ، Hashizume ، D. ، Shimizu ، T. ، & Yokoyama ، S. (2007). ل- اسباراجين. اكتا Crystallographica القسم هـ: تقارير الهيكل عبر الإنترنت ، 63 (9) ، 3802-3803.