N-アセチルグルタミン酸

*いいえ*-アセチルグルタミン酸
名前
	IUPAC名 2-アセトアミドペンタン二酸
	その他の名前アセチルグルタミン酸[要出典]
識別子
CAS番号	5817-08-3 ; 19146-55-5 ル ; 1188-37-0S ;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
3DMet	B00147;
略語	N-アセチル-グルタミン酸[要出典]; NAcGlu [要出典]; Ac-Glu-OH [要出典];
バイルシュタイン参考文献	1727473秒
チェビ	チェビ:17533 ;
ケムスパイダー	180 ; 1272049 り ; 64077S ;
ドラッグバンク	DB04075 ;
ECHA 情報カード	100.024.899
EC番号	227-388-6;
ケッグ	C00624 ;
メッシュ	N-アセチルグルタミン酸
パブケム CID	185; 1560015 り; 70914S ;
RTECS番号	LZ9725000S;
ユニ	MA61H539YZS ;
CompTox ダッシュボード ( EPA )	DTXSID00859595;
	InChI InChI=1S/C7H11NO5/c1-4(9)8-5(7(12)13)2-3-6(10)11/h5H,2-3H2,1H3,(H,8,9)(H,10,11)(H,12,13) キー: RFMMMVDNIPUKGG-UHFFFAOYSA-N ; InChI=1S/C7H11NO5/c1-4(9)8-5(7(12)13)2-3-6(10)11/h5H,2-3H2,1H3,(H,8,9)(H,10,11)(H,12,13)/t5-/m1/s1 キー: RFMMMVDNIPUKGG-RXMQYKEDSA-N; InChI=1S/C7H11NO5/c1-4(9)8-5(7(12)13)2-3-6(10)11/h5H,2-3H2,1H3,(H,8,9)(H,10,11)(H,12,13)/t5-/m0/s1 キー: RFMMMVDNIPUKGG-YFKPBYRVSA-N;
	笑顔 CC(=O)NC(CCC(=O)O)C(=O)O;
プロパティ
化学式	Ｃ7Ｈ11ＮＯ5
モル質量	189.167 グラムモル−1
外観	白い結晶
密度	1 g mL −1
融点	191～194 °C (376～381 °F; 464～467 K)
水への溶解度	36 g/ L
危険
	致死量または濃度（LD、LC）：
LD 50 (平均投与量)	>7 g kg −1 （経口、ラット）
関連化合物
関連するアルカン酸	N-アセチルアスパラギン酸; アセグルタミド; シトルリン; ピバガビン;
関連化合物	ブロミソバール; カルブロマル;
	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。確認する（何ですか？）インフォボックス参照

N -アセチルグルタミン酸（ N -アセチルグルタミン酸とも呼ばれ、略称NAG、化学式C₇ H₁₁ NO₅）^[2]は、オルニチンアセチルトランスフェラーゼによってグルタミン酸とアセチルオルニチンから酵素N -アセチルグルタミン酸シンターゼによってグルタミン酸とアセチルCoAから生合成されます。逆反応であるアセチル基の加水分解は、特定の加水分解酵素によって触媒されます。これは、原核生物と単純な真核生物におけるアルギニンの生合成に関与する最初の中間体であり脊椎動物において毒性のアンモニアを尿素に変換して体外に排出する尿素回路として知られるプロセスの調節因子です。

発見

N-アセチルグルタミン酸は、原核生物であるリゾビウム・トリフォリから単離された細胞外代謝物であり、陽子核磁気共鳴（^1H NMR）分光法、フーリエ変換赤外分光法、ガスクロマトグラフィー質量分析法などの多くの構造決定技術を使用して特徴付けられています。

リゾビウムでは、共生プラスミド上のノッド因子遺伝子を含む代謝により、 N-アセチルグルタミン酸が細胞外に蓄積される。ノッド因子が変異すると、N-アセチルグルタミン酸の生成量は減少する。^[3]

生合成

原核生物と単純真核生物

原核生物および単純な真核生物では、N-アセチルグルタミン酸は、 N-アセチルグルタミン酸合成酵素(NAGS) またはオルニチンアセチルトランスフェラーゼ (OAT) によって生成されます。

オルニチンアセチルトランスフェラーゼ（OAT）合成

OATはグルタミン酸とアセチルオルニチンからN-アセチルグルタミン酸を合成し、オルニチン化合物を合成する能力を持つ原核生物での製造に最適な方法です。^[4]

いいえ-アセチルグルタミン酸合成酵素（NAGS）合成

N -アセチルグルタミン酸合成酵素は、細胞分裂や分解によって失われたN -アセチルグルタミン酸を補うN -アセチルグルタミン酸の補充酵素として働く酵素です。NAGSは、アセチルコエンザイムAからグルタミン酸へのアセチル基の付加を触媒することでN -アセチルグルタミン酸を合成します。非環状オルニチン産生を伴う原核生物では、NAGSはN -アセチルグルタミン酸合成の唯一の方法であり、アルギニンによって阻害されます。^{[4]グルタミン酸のアセチル化は、グルタミン酸が}プロリン生合成に利用されるのを防ぐと考えられています。^[5]

脊椎動物

原核生物とは対照的に、哺乳類のNAGSはプロタミンとともにアルギニンによって増強される。NAGSはN-アセチルグルタミン酸とその類似体（他のN-アセチル化化合物）によって阻害される。 ^[4]

脳内には微量のN-アセチルグルタミン酸も含まれていますが、NAGSの発現は確認されていません。これは、 N-アセチルグルタミン酸が脳内の別の酵素によって生成されることを示唆していますが、その酵素は未だ特定されていません。^[4]

生物学的役割

脊椎動物と哺乳類

脊椎動物および哺乳類において、N -アセチルグルタミン酸は、尿素回路の最初の酵素であるミトコンドリアカルバミルリン酸合成酵素 I (CPSI)に対するアロステリック活性化分子である。 ^{[6]これは、尿素回路の最初の中間体である}カルバミルリン酸の生成を誘発する。CPSI は、N -アセチルグルタミン酸が存在しない場合不活性である。肝臓および小腸では、N -アセチルグルタミン酸依存性 CPSI は、尿素回路の 2 番目の中間体であるシトルリンを生成する。肝細胞におけるN -アセチルグルタミン酸の分布は、ミトコンドリアで最も高く、総N -アセチルグルタミン酸利用可能量の 56% を占め、核に 24%、残りの 20% が細胞質に分布する。肝細胞および腎細胞のアミノアシラーゼI は、 N -アセチルグルタミン酸をグルタミン酸と酢酸に分解する。 ^[7]対照的に、N-アセチルグルタミン酸は、ピリミジン合成に関与する細胞質中のカルバミルリン酸合成酵素のアロステリック補因子ではない。^[8]

N-アセチルグルタミン酸濃度は、タンパク質摂取量が増加すると尿素回路で分泌されるアンモニアの蓄積により増加し、CPSIの補因子としてのN-アセチルグルタミン酸の役割を果たすことが示唆されています。さらに、 N-アセチルグルタミン酸は、大豆、トウモロコシ、コーヒーなど、一般的に消費される多くの食品に含まれており、ココアパウダーには特に高濃度で含まれています。^[9]

ヒトにおけるN-アセチルグルタミン酸の欠乏は常染色体劣性疾患であり、尿素生成の阻害を引き起こし、最終的には血液中のアンモニア濃度の上昇（高アンモニア血症）を引き起こします。欠乏はNAGSコード遺伝子の欠陥、または合成に不可欠な前駆体の欠乏によって引き起こされる可能性があります。^[4]

細菌

N-アセチルグルタミン酸は、大腸菌のアルギニン生成経路における2番目の中間体であり、NAGSを介して生成されます。^[5]この経路では、N-アセチルグルタミン酸キナーゼ（NAGK）が、アデノシン三リン酸（ATP）の加水分解によって生成されたリン酸を使用して、N-アセチルグルタミン酸のガンマ（3番目）カルボキシル基のリン酸化を触媒します。^[10]

シロツメクサの苗の根

根粒菌はシロツメクサの実生の根と共生関係を築き、コロニーを形成する。これらの細菌が産生する細胞外N-アセチルグルタミン酸は、シロツメクサの実生の根に、根毛の分岐、根端の膨張、根の最外層細胞層にある未分化細胞の細胞分裂回数の増加という3つの形態学的影響を及ぼす。これは、N-アセチルグルタミン酸が有糸分裂の刺激に関与していることを示唆している。同じ影響はストロベリークローバーでも観察されたが、マメ科植物では見られなかった。クローバー種に対するN-アセチルグルタミン酸の影響は、グルタミン、グルタミン酸、アルギニン、またはアンモニアの影響よりも強力であった。^[4]

構造

N-アセチルグルタミン酸は、2つのカルボン酸基と、2番目の炭素から突き出たアミド基で構成されています。生理学的pH （7.4）でのN-アセチルグルタミン酸の構造では、すべてのカルボキシル基が脱プロトン化されています。

プロトンNMR分光法

N-アセチルグルタミン酸の分子構造はプロトンNMR分光法を用いて決定された。^[3]プロトンNMRはスペクトル上に記録された化学シフトに基づいてプロトンの存在と官能基の位置を明らかにする。 ^[11]

¹³C NMR分光法

プロトンNMRと同様に、炭素13（^13C^） NMR分光法は分子構造決定に使用される方法です。13C NMRは、特定の官能基に対応する化学シフトに基づいて、分子内に存在する炭素の種類を明らかにします。N-アセチルグルタミン酸は、 3つのカルボニル含有置換基により、カルボニル炭素を最も明確に示します。^[12]

参照

参考文献

^ 「N-アセチル-DL-グルタミン酸 - 化合物概要」。PubChem 化合物。米国：国立バイオテクノロジー情報センター。2005 年 3 月 25 日。同定。2012 年6 月 25 日に閲覧。
^ Pubchem. 「N-アセチルL-グルタミン酸」. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . 2018年6月3日閲覧。
^ ab Philip-Hollingsworth S、Hollingsworth RI、Dazzo FB（1991年9月）。「N-アセチルグルタミン酸：シロクローバの根に根毛の分岐と根粒様原基を誘導するRhizobium trifolii ANU843の細胞外ノッドシグナル」。The Journal of Biological Chemistry。266（25）：16854–8。doi ：10.1016 /S0021-9258（18）55380-1。PMID 1885611。
^ abcdef Caldovic L 、Tuchman M (2003 年 6 月)。「 N-アセチルグルタミン酸と進化によるその役割の変化」。The Biochemical Journal。372 ( Pt 2): 279–90。doi : 10.1042 /BJ20030002。PMC 1223426。PMID 12633501。
^ ab Caldara M, Dupont G, Leroy F, Goldbeter A, De Vuyst L, Cunin R (2008 年 3 月). 「大腸菌におけるアルギニン生合成: 実験的摂動と数学的モデリング」. The Journal of Biological Chemistry . 283 (10): 6347–58. doi : 10.1074/jbc.M705884200 . PMID 18165237.
^ Auditore, Joseph V.; Wade, Littleton; Olson, Erik J. (1966 年 11 月). 「ヒトの脳におけるN -アセチル- L -グルタミン酸の発生」. Journal of Neurochemistry . 13 (11): 1149–1155. doi :10.1111/j.1471-4159.1966.tb04272.x. ISSN 0022-3042. PMID 5924663. S2CID 43263361.
^ Harper MS、Amanda Shen Z、Barnett JF、Krsmanovic L、Myhre A、Delaney B (2009 年 11 月)。「N -アセチルグルタミン酸: 急性および 28 日間の反復投与経口毒性と遺伝毒性の評価」。食品および化学毒性学。47 (11): 2723–9。doi :10.1016/ j.fct.2009.07.036。PMID 19654033 。
^ Pelley JW (2007). 「第 14 章: プリン、ピリミジン、および一炭素代謝」。Elsevierの統合生化学。Elsevier。pp. 117–122。doi :10.1016 / b978-0-323-03410-4.50020-1。ISBN 978-0-323-03410-4。
^ Hession AO、Esrey EG、Croes RA、Maxwell CA (2008 年 10 月)。「大豆( Glycine max L.)、トウモロコシ ( Zea mays L.)、[訂正]、およびその他の食品中のN -アセチルグルタミン酸およびN -アセチルアスパラギン酸」。農業および食品化学ジャーナル。56 (19): 9121–6。doi :10.1021/jf801523c。PMID 18781757 。
^ Gil Ortiz F、Ramón Maiques S、Fita I、Rubio V（2003年8月）。「 N-アセチル-L-グルタミン酸キナーゼの反応におけるリンの経路は、 AlFとの複合体を含む結晶複合体の構造から決定されました。⁻
₄遷移状態模倣体」。分子生物学ジャーナル。331 （1）：231–44。doi ： 10.1016 / S0022-2836 （ 03）00716-2。PMID 12875848 。
^ 「1HプロトンNMRスペクトルを予測する」www.nmrdb.org . 2018年6月3日閲覧。
^ 「13C炭素NMRスペクトルを予測する」www.nmrdb.org . 2018年6月3日閲覧。

外部リンク

biochemj.org の図

[1] 「N-アセチル-DL-グルタミン酸 - 化合物概要」。PubChem 化合物。米国：国立バイオテクノロジー情報センター。2005 年 3 月 25 日。同定。2012 年6 月 25 日に閲覧。

[2] Pubchem. 「N-アセチルL-グルタミン酸」. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . 2018年6月3日閲覧。

[Philip-Hollingsworth_19912-3] Philip-Hollingsworth S、Hollingsworth RI、Dazzo FB（1991年9月）。「N-アセチルグルタミン酸：シロクローバの根に根毛の分岐と根粒様原基を誘導するRhizobium trifolii ANU843の細胞外ノッドシグナル」。The Journal of Biological Chemistry。266（25）：16854–8。doi ：10.1016 /S0021-9258（18）55380-1。PMID 1885611。

[Caldovic_20032-4] Caldovic L 、Tuchman M (2003 年 6 月)。「 N-アセチルグルタミン酸と進化によるその役割の変化」。The Biochemical Journal。372 ( Pt 2): 279–90。doi : 10.1042 /BJ20030002。PMC 1223426。PMID 12633501。

[Caldara_20082-5] Caldara M, Dupont G, Leroy F, Goldbeter A, De Vuyst L, Cunin R (2008 年 3 月). 「大腸菌におけるアルギニン生合成: 実験的摂動と数学的モデリング」. The Journal of Biological Chemistry . 283 (10): 6347–58. doi : 10.1074/jbc.M705884200 . PMID 18165237.

[6] Auditore, Joseph V.; Wade, Littleton; Olson, Erik J. (1966 年 11 月). 「ヒトの脳におけるN -アセチル- L -グルタミン酸の発生」. Journal of Neurochemistry . 13 (11): 1149–1155. doi :10.1111/j.1471-4159.1966.tb04272.x. ISSN 0022-3042. PMID 5924663. S2CID 43263361.

[Harper_20092-7] Harper MS、Amanda Shen Z、Barnett JF、Krsmanovic L、Myhre A、Delaney B (2009 年 11 月)。「N -アセチルグルタミン酸: 急性および 28 日間の反復投与経口毒性と遺伝毒性の評価」。食品および化学毒性学。47 (11): 2723–9。doi :10.1016/ j.fct.2009.07.036。PMID 19654033 。

[Pelley_20072-8] Pelley JW (2007). 「第 14 章: プリン、ピリミジン、および一炭素代謝」。Elsevierの統合生化学。Elsevier。pp. 117–122。doi :10.1016 / b978-0-323-03410-4.50020-1。ISBN 978-0-323-03410-4。

[Hession_20082-9] Hession AO、Esrey EG、Croes RA、Maxwell CA (2008 年 10 月)。「大豆( Glycine max L.)、トウモロコシ ( Zea mays L.)、[訂正]、およびその他の食品中のN -アセチルグルタミン酸およびN -アセチルアスパラギン酸」。農業および食品化学ジャーナル。56 (19): 9121–6。doi :10.1021/jf801523c。PMID 18781757 。

[Gil-Ortiz_20032-10] ^ Gil Ortiz F、Ramón Maiques S、Fita I、Rubio V（2003年8月）。「 N-アセチル-L-グルタミン酸キナーゼの反応におけるリンの経路は、 AlFとの複合体を含む結晶複合体の構造から決定されました。⁻
₄遷移状態模倣体」。分子生物学ジャーナル。331 （1）：231–44。doi ： 10.1016 / S0022-2836 （ 03）00716-2。PMID 12875848 。

[11] 「1HプロトンNMRスペクトルを予測する」www.nmrdb.org . 2018年6月3日閲覧。

[12] 「13C炭素NMRスペクトルを予測する」www.nmrdb.org . 2018年6月3日閲覧。

発見

生合成