Hispanopedia WikiEl ácido N -acetilglutámico (también conocido como N- acetilglutamato , abreviado NAG , fórmula química C 7 H 11 NO 5 ) [ 2 ] se biosintetiza a partir de glutamato y acetilornitina por la ornitina acetiltransferasa, y a partir de ácido glutámico y acetil-CoA por la enzima N -acetilglutamato sintasa . La reacción inversa, la hidrólisis del grupo acetilo, es catalizada por una hidrolasa específica . Es el primer intermediario involucrado en la biosíntesis de arginina en procariotas y eucariotas simples y un regulador en el proceso conocido como ciclo de la urea que convierte el amoníaco tóxico en urea para su excreción del cuerpo en vertebrados.
Descubrimiento
El ácido N -acetilglutámico es un metabolito extracelular aislado del procariota Rhizobium leguminosarum que se caracterizó utilizando muchas técnicas de determinación de estructura, como la espectroscopia de resonancia magnética nuclear de protón ( 1H RMN), la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier y la cromatografía de gases-espectrometría de masas .
En Rhizobium , la acumulación extracelular de ácido N -acetilglutámico se debe a un metabolismo que involucra genes del factor nod en un plásmido simbiótico . Cuando los factores nod mutan, se produce menos ácido N -acetilglutámico. [ 3 ]
Biosíntesis
Procariotas y eucariotas simples
En procariotas y eucariotas simples, el ácido N -acetilglutámico puede ser producido por la N- acetilglutamato sintasa (NAGS) o la ornitina acetiltransferasa (OAT).
Síntesis de ornitina acetiltransferasa (OAT)
La OAT sintetiza ácido N -acetilglutámico a partir de glutamato y acetilornitina y es el método de elección para la producción en procariotas que tienen la capacidad de sintetizar el compuesto ornitina . [ 4 ]
Síntesis de N -acetilglutamato sintasa (NAGS)
La N -acetilglutamato sintasa es una enzima que repone el ácido N -acetilglutámico para complementar cualquier ácido N -acetilglutámico perdido por la célula durante la mitosis o la degradación. La NAGS sintetiza ácido N- acetilglutámico catalizando la adición de un grupo acetilo de la acetil-coenzima A al glutamato . En procariotas con producción de ornitina no cíclica, la NAGS es el único método de síntesis de ácido N- acetilglutámico y es inhibida por la arginina. [ 4 ] Se cree que la acetilación del glutamato impide que este sea utilizado en la biosíntesis de prolina . [ 5 ]
Vertebrados
A diferencia de los procariotas, la NAGS en mamíferos se ve potenciada por la arginina, junto con las protaminas . Se ve inhibida por el ácido N -acetilglutámico y sus análogos (otros compuestos N -acetilados). [ 4 ]
El cerebro también contiene ácido N -acetilglutámico en cantidades ínfimas; sin embargo, no se detecta expresión de NAGS. Esto sugiere que el ácido N -acetilglutámico es producido por otra enzima cerebral aún por determinar. [ 4 ]
Funciones biológicas
Vertebrados y mamíferos
En vertebrados y mamíferos, el ácido N -acetilglutámico es la molécula activadora alostérica de la carbamoilfosfato sintetasa I mitocondrial (CPSI), que es la primera enzima del ciclo de la urea. [ 6 ] Desencadena la producción del primer intermediario del ciclo de la urea, el carbamoilfosfato . La CPSI está inactiva cuando no hay ácido N- acetilglutámico presente. En el hígado y el intestino delgado, la CPSI dependiente de ácido N -acetilglutámico produce citrulina , el segundo intermediario del ciclo de la urea. La distribución de ácido N -acetilglutámico en las células hepáticas es mayor en las mitocondrias, con un 56% de la disponibilidad total de ácido N -acetilglutámico, un 24% en el núcleo y el 20% restante en el citosol. La aminoacilasa I en las células del hígado y el riñón degrada el ácido N- acetilglutámico a glutamato y acetato. [ 7 ] Por el contrario, el ácido N -acetilglutámico no es el cofactor alostérico de la carbamoilfosfato sintetasa que se encuentra en el citoplasma, la cual participa en la síntesis de pirimidinas . [ 8 ]
Las concentraciones de ácido N -acetilglutámico aumentan cuando se incrementa el consumo de proteínas debido a la acumulación de amoníaco que debe secretarse a través del ciclo de la urea, lo que respalda el papel del ácido N -acetilglutámico como cofactor del CPSI. Además, el ácido N -acetilglutámico se encuentra en muchos alimentos de consumo habitual, como la soja, el maíz y el café, y el cacao en polvo contiene una concentración particularmente alta. [ 9 ]
La deficiencia de ácido N -acetilglutámico en humanos es un trastorno autosómico recesivo que provoca el bloqueo de la producción de urea, lo que finalmente aumenta la concentración de amoníaco en la sangre ( hiperamonemia ). Esta deficiencia puede deberse a defectos en el gen que codifica el NAGS o a deficiencias en los precursores esenciales para su síntesis. [ 4 ]
bacterias
El ácido N -acetilglutámico es el segundo intermediario en la vía de producción de arginina en Escherichia coli y se produce a través de la NAGS. [ 5 ] En esta vía, la N -acetilglutámico quinasa (NAGK) cataliza la fosforilación del grupo carboxilo gamma (tercero) del ácido N -acetilglutámico utilizando el fosfato producido por la hidrólisis del adenosín trifosfato (ATP). [ 10 ]
raíces de plántulas de trébol blanco
Rhizobium puede formar una relación simbiótica con las raíces de las plántulas de trébol blanco y formar colonias. El ácido N -acetilglutámico extracelular producido por estas bacterias tiene tres efectos morfológicos en las raíces de las plántulas de trébol blanco: ramificación de los pelos radiculares, hinchazón de las puntas de las raíces y aumento en el número de divisiones celulares en las células indiferenciadas que se encuentran en la capa celular más externa de la raíz. Esto sugiere que el ácido N -acetilglutámico está involucrado en la estimulación de la mitosis. Se observaron los mismos efectos en el trébol fresa , pero no en las leguminosas . Los efectos del ácido N -acetilglutámico en las especies de trébol fueron más potentes que los efectos de la glutamina , el glutamato, la arginina o el amoníaco . [ 4 ]
Estructura
El ácido N -acetilglutámico está compuesto por dos grupos carboxilo y un grupo amida que sobresale del segundo carbono. La estructura del ácido N -acetilglutámico a pH fisiológico (7,4) tiene todos los grupos carboxilo desprotonados .
Espectroscopia de RMN de protones
La estructura molecular del ácido N -acetilglutámico se determinó mediante espectroscopia de RMN de protón . [ 3 ] La RMN de protón revela la presencia y la ubicación de los grupos funcionales de los protones basándose en los desplazamientos químicos registrados en el espectro. [ 11 ]
Espectroscopia de RMN de 13C
Al igual que la RMN de protón, la espectroscopia de RMN de carbono-13 ( ¹³C ) es un método utilizado en la determinación de la estructura molecular. La RMN de ¹³C revela los tipos de carbonos presentes en una molécula a partir de los desplazamientos químicos que corresponden a ciertos grupos funcionales. El ácido N -acetilglutámico presenta carbonos carbonílicos de forma más distintiva debido a los tres sustituyentes que contienen carbonilo. [ 12 ]
Referencias
- ↑ " N -Acetil- DL -ácido glutámico - Resumen del compuesto" . PubChem Compound . EE. UU.: Centro Nacional de Información Biotecnológica. 25 de marzo de 2005. Identificación . Consultado el 25 de junio de 2012 .
- ↑ Pubchem. " Ácido N -acetil -L -glutámico" . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Archivado del original el 22 de marzo de 2016. Consultado el 3 de junio de 2018 .
- 1 2 Philip-Hollingsworth S, Hollingsworth RI, Dazzo FB (septiembre de 1991). " Ácido N -acetilglutámico: una señal de nod extracelular de Rhizobium trifolii ANU843 que induce la ramificación de pelos radiculares y primordios similares a nódulos en raíces de trébol blanco" . The Journal of Biological Chemistry . 266 (25): 16854–8 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)55380-1 . PMID 1885611 .
- 1 2 3 4 5 6 Caldovic L, Tuchman M (junio de 2003). " N -acetilglutamato y su papel cambiante a través de la evolución" . The Biochemical Journal . 372 (Pt 2): 279–90 . doi : 10.1042/BJ20030002 . PMC 1223426. PMID 12633501 .
- 1 2 Caldara M, Dupont G, Leroy F, Goldbeter A, De Vuyst L, Cunin R (marzo de 2008). "Biosíntesis de arginina en Escherichia coli : perturbación experimental y modelado matemático" . The Journal of Biological Chemistry . 283 (10): 6347– 58. doi : 10.1074/jbc.M705884200 . PMID 18165237 .
- ↑ Auditore, Joseph V.; Wade, Littleton; Olson, Erik J. (noviembre de 1966). "Presencia de ácido N -acetil- L - glutámico en el cerebro humano". 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 (noviembre de 2009). " Ácido N -acetilglutámico: evaluación de la toxicidad oral aguda y de dosis repetidas durante 28 días y genotoxicidad". Food and Chemical Toxicology . 47 (11): 2723–9 . doi : 10.1016/j.fct.2009.07.036 . PMID 19654033 .
- ↑ Pelley JW (2007). «Capítulo 14: Purinas, pirimidinas y metabolismo de un solo carbono». Bioquímica integrada de Elsevier . Elsevier. págs. 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 (octubre de 2008). " N -acetilglutamato y N -acetilaspartato en soja ( Glycine max L.), maíz ( Zea mays L.), [corregido] y otros alimentos". Journal of Agricultural and Food Chemistry . 56 (19): 9121–6 . doi : 10.1021/jf801523c . PMID 18781757 .
- ↑ Gil Ortiz F, Ramón Maiques S, Fita I, Rubio V (agosto de 2003). "El curso del fósforo en la reacción de la N -acetil- L -glutamato quinasa, determinado a partir de las estructuras de complejos cristalinos, incluyendo un complejo con un mimetizador del estado de transición AlF − 4 ". Journal of Molecular Biology . 331 (1): 231– 44. doi : 10.1016/S0022-2836(03)00716-2 . PMID 12875848 .
- ↑ "Predecir espectros de RMN de protón 1H " . www.nmrdb.org . Consultado el 3 de junio de 2018 .
- ↑ "Predecir espectros de RMN de carbono 13C " . www.nmrdb.org . Consultado el 3 de junio de 2018 .
Enlaces externos
- Diagrama en biochemj.org
- Acetamidas
- ácidos dicarboxílicos
- Derivados de aminoácidos