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 L-アラニン（中性型）の骨格式
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| 名前 | |||
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| IUPAC名
アラニン[1]
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| 体系的なIUPAC名
2-アミノプロパン酸 | |||
| その他の名前
アラニン酸
アラニン酸 2-アミノプロピオン酸 | |||
| 識別子 | |||
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3Dモデル（JSmol）
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| 3DMet |
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| 1720248 | |||
| チェビ |
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| チェムBL |
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| ケムスパイダー |
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| ドラッグバンク |
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| ECHA 情報カード | 100.000.249 | ||
| EC番号 |
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| 49628 | |||
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| ケッグ |
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パブケム CID
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |||
| Ｃ３Ｈ７ＮＯ２ | |||
| モル質量 | 89.094 グラムモル−1 | ||
| 外観 | 白い粉 | ||
| 密度 | 1.424グラム/ cm3 | ||
| 融点 | 258 °C (496 °F; 531 K) (昇華) | ||
| 167.2 g/L (25℃) | |||
| ログP | −0.68 [2] | ||
| 酸性度（p Ka） |
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磁化率（χ）
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−50.5 × 10 −6 cm 3 /モル | ||
| 補足データページ | |||
| アラニン（データページ） | |||
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
インフォボックス参照
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アラニン（記号AlaまたはA）[4]またはα-アラニンは、タンパク質の生合成に用いられるα-アミノ酸である。アラニンは、アミン基とカルボン酸基を有し、どちらも中央の炭素原子に結合しており、メチル基側鎖も有する。そのため、非極性の脂肪族α-アミノ酸に分類される。生物学的条件下では、アミン基がプロトン化された（−NH+3）およびそのカルボキシル基が脱プロトン化（−CO−2）は、代謝によって合成され、食事中に存在する必要がないため、人間にとって必須ではありません。GCで始まるすべてのコドン（GC U、GCC、GC A 、および GCG）によってコード化されています。
アラニンのL異性体（左利き）は、タンパク質に組み込まれるものである。L-アラニンは、 L-ロイシンに次いで出現率が高く、 1,150個のタンパク質サンプル中の一次構造の7.8%を占める。[5]右利きの形態であるD-アラニンは、一部の細菌細胞壁のペプチド[6] : 131 （ペプチドグリカン中）および一部のペプチド抗生物質に存在し、多くの甲殻類および軟体動物の組織に浸透圧調節物質として存在する。[7]
歴史と語源
アラニンは1850年にアドルフ・ストレッカーがアセトアルデヒドとアンモニアをシアン化水素と組み合わせたときに初めて合成されました。[8] [9] [10]このアミノ酸はドイツ語でアルデヒドにちなんでアラニンと名付けられ、発音しやすいように接頭辞-an-が付けられました。 [11]化合物に使用されるドイツ語の語尾-inは英語の-ineに類似しています。
構造
アラニンは、 α炭素原子に結合した側鎖がメチル基（-CH 3 ）であるため、脂肪族アミノ酸です。アラニンはグリシンに次いで最も単純なαアミノ酸です。アラニンのメチル側鎖は非反応性であるため、タンパク質の機能に直接関与することはほとんどありません。[12]アラニンは非必須アミノ酸であり、人体で生成できるため、食事から摂取する必要はありません。アラニンはさまざまな食品に含まれていますが、特に肉類に多く含まれています。
出典
生合成
アラニンは、ピルビン酸と、バリン、ロイシン、イソロイシンなどの分岐鎖アミノ酸から合成されます。
アラニンはピルビン酸の還元アミノ化によって生成され、2段階のプロセスを経ている。第1段階では、α-ケトグルタル酸、アンモニア、NADHがグルタミン酸脱水素酵素によってグルタミン酸、NAD + 、水に変換される。第2段階では、新しく形成されたグルタミン酸のアミノ基がアミノトランスフェラーゼ酵素によってピルビン酸に転移され、α-ケトグルタル酸が再生され、ピルビン酸がアラニンに変換される。結果として、ピルビン酸とアンモニアはアラニンに変換され、還元当量が1消費される。[6] : 721 アミノ基転移反応は容易に可逆的であり、ピルビン酸はすべての細胞に存在するため、アラニンは容易に形成され、解糖系、糖新生、クエン酸回路などの代謝経路と密接な関係がある。[13]
化学合成
L-アラニンは、アスパラギン酸4-脱炭酸酵素の作用によるL-アスパラギン酸の脱炭酸によって工業的に生産される。L-アラニンへの発酵経路はアラニンラセマーゼによって複雑化される。[14]
ラセミアラニンは、ストレッカー反応によってアセトアルデヒドと塩化アンモニウムをシアン化ナトリウムの存在下で縮合させることによって製造することができる。[15]
または2-ブロモプロパン酸のアンモノリシスによっても得られる。 [16]
劣化
アラニンは、上記の還元アミノ化反応の逆反応である酸化的脱アミノ化によって分解され、同じ酵素によって触媒されます。このプロセスの方向は、関与する反応の基質と生成物の相対濃度によって大きく制御されます。[6] : 721
アラニンワールド仮説
アラニンは、リボソームを介したタンパク質の生合成の構成要素（モノマー）として使用される20種類の標準的なαアミノ酸の1つです。アラニンは、遺伝暗号の標準レパートリーに含まれる最も古いアミノ酸の1つであると考えられています。 [17] [18] [19] [20] この事実に基づいて、「アラニンワールド」仮説が提唱されました。[21]この仮説は、遺伝暗号のレパートリーにおけるアミノ酸の進化的選択を化学的な観点から説明しています。このモデルでは、リボソームタンパク質合成のためのモノマー（つまりアミノ酸）の選択は、 αヘリックスまたはβシートの 二次構造要素を構築するのに適したアラニン誘導体に限定されています。私たちが知っているように、生命の主な二次構造はαヘリックスとβシートであり、ほとんどの標準的なアミノ酸はアラニンの化学的誘導体と見なすことができます。そのため、タンパク質中の標準的なアミノ酸のほとんどは、点突然変異によってアラニンと交換することができ、二次構造はそのまま残ります。アラニンがコード化されたアミノ酸の大部分の二次構造の好みを模倣するという事実は、アラニンスキャン突然変異誘発において実際に利用されています。さらに、古典的なX線結晶構造解析では、分子置換（モデルベースの位相法）を使用してタンパク質の3次元構造を決定するために、ポリアラニンバックボーンモデル[22]がよく使用されます。
生理機能
グルコース-アラニン回路
哺乳類では、アラニンは組織と肝臓の間のグルコース-アラニン回路で重要な役割を果たしている。筋肉や、エネルギー源としてアミノ酸を分解する他の組織では、アミノ基はアミノ基転移によってグルタミン酸の形で集められる。その後、グルタミン酸は、アラニンアミノトランスフェラーゼの作用によって、筋肉の解糖の産物であるピルビン酸にアミノ基を転移し、アラニンとα-ケトグルタル酸を形成する。アラニンは血流に入り、肝臓に運ばれる。アラニンアミノトランスフェラーゼ反応は肝臓で逆に起こり、再生されたピルビン酸は糖新生に使用され、グルコースが形成され、循環系を通じて筋肉に戻る。肝臓のグルタミン酸はミトコンドリアに入り、グルタミン酸脱水素酵素によってα-ケトグルタル酸とアンモニウムに分解され、尿素回路に関与して尿素を形成し、腎臓から排泄される。[23]
グルコース・アラニン回路は、ピルビン酸とグルタミン酸を筋肉から除去し、安全に肝臓に輸送することを可能にする。肝臓に到達すると、ピルビン酸はグルコースの再生に使用され、その後グルコースは筋肉に戻り、エネルギーとして代謝される。これにより、糖新生のエネルギー負担が筋肉ではなく肝臓に移され、筋肉内の利用可能なATPはすべて筋肉の収縮に充てられる。 [23]これは異化経路であり、筋肉組織におけるタンパク質分解に依存する。非哺乳類で発生するかどうか、またどの程度発生するかは不明である。[24] [25]
糖尿病との関連
血清中のアラニンアミノトランスフェラーゼ（ALT）値を上昇させるアラニン回路の変化は、2型糖尿病の発症と関連している。[26]
化学的性質
アラニンはリン酸化に関する機能喪失実験に有用である。いくつかの技術では、遺伝子ライブラリを作成し、それぞれの遺伝子が関心領域の異なる位置、時には遺伝子全体のすべての位置に点突然変異を起こす。これは「スキャニング突然変異誘発」と呼ばれる。最も単純で最初に使用された方法は、いわゆるアラニンスキャニングであり、すべての位置が順番にアラニンに変異する。[27]
アラニンを水素化すると、有用なキラル構成要素である アミノアルコール アラニノールが得られます。
フリーラジカル
アラニン分子の脱アミノ化により、フリーラジカルCH 3 C • HCO 2 −が生成される。脱アミノ化は、炭素-窒素結合のホモリシス切断を引き起こす放射線によって固体または水性アラニンで誘発される可能性がある。[28]
アラニンのこの特性は、放射線治療における線量測定に利用されている。通常のアラニンが照射されると、放射線によって特定のアラニン分子がフリーラジカルになる。これらのラジカルは安定しているため、後に電子常磁性共鳴法でフリーラジカル含有量を測定し、アラニンがどれだけの放射線にさらされたかを調べることができる。[29]これは、生体組織が同じ放射線にさらされた場合に受ける放射線損傷の量を測る生物学的に重要な指標であると考えられている。[29]放射線治療計画は、テストモードでアラニンペレットに送達することができ、その後、意図した放射線量パターンが治療システムによって正しく送達されているかどうかを確認するために測定することができる。[30]
参考文献
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