Arginien

Arginien (afgekort as Arg of R) is 'n α-amino suur wat gebruik word in die biosintese van proteïene. Dit word deur die kodons CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, en AGG gekodeer.^[1] Dit bevat 'n α-aminogroep, 'n α-karboksielsuurgroep, en 'n syketting wat bestaan uit 'n 3-koolstof reguit alifatiese ketting wat eindig in 'n guanidinogroep. By fisiologiese pH, is die karboksielsuurgroep gedeprotoneer (−COO⁻), die aminogroep is geprotoneer (−NH₃⁺), en die guanidinogroep is ook geprotoneer om die guanidiniumvorm (-C-(NH₂)₂⁺) te gee, sodat arginien 'n positief gelaaide alifatiese aminosuur is.^[2] Dit is die voorloper vir die biosintese van stikstofoksied.

Eienskappe

Algemeen
Naam	Arginien
Struktuurformule van
Chemiese formule	C6H14O2N4
Molêre massa	174.20 g/mol
CAS-nommer	7200-25-1
Fasegedrag
Smeltpunt
Kookpunt
Digtheid
Oplosbaarheid	148.7 g/L
Suur-basis eienskappe
pKa
Veiligheid
Flitspunt
Tensy anders vermeld is alle data vir standaardtemperatuur en -druk toestande.
Portaal Chemie

In die mens word arginien geklassifiseer as 'n semiessensiële of voorwaardelik essensiële aminosuur, afhangende van die ontwikkelingsfase en gesondheidstatus van die individu.^[3] Vroeggebore babas is nie in staat om arginien te sintetiseer nie,^[4] maar gesonde volwasse mense benodig nie arginienaanvulling nie, want dit is 'n komponent van alle proteïen-bevattende voedsel^[5] en kan in die liggaam gesintetiseer word vanaf glutamien via sitrullien.^[6]

Geskiedenis

Arginien is vir die eerste keer uit lupien- en pampoensaailinge geïsoleer deur die Duitse chemikus Ernst Schulze en sy assistent^[7] Ernst Steiger. Hulle het die struktuur in 1886 bevestig en gepubliseer.^[8]

Bronne

Dieet

Arginien is 'n voorwaardelik essensiële aminosuur by die mens en knaagdiere:^[9] afhangende van die gesondheidstatus of lewensiklus van die individu mag dit noodsaaklik wees in die dieet of nie. Byvoorbeeld, terwyl gesonde volwassenes in hulle vereiste vir arginien kan voorsien, benodig onvolwasse en vinnig groeiende individue arginien in hul dieet,^[10] en dit is ook noodsaaklik onder fisiologiese stres, byvoorbeeld tydens die herstel van brandwonde, beserings en sepsis, of wanneer die dunderm en niere, wat is die hoofsetels van arginienbiosintese is, beskadig is. Dit is, egter, 'n essensiële aminosuur vir voëls, omdat hulle nie 'n ureumsiklus het nie.^[11] Vir baie karnivore, byvoorbeeld, katte en honde,^[12] is arginien is noodsaaklik: na 'n maaltyd, produseer hul hoogs doeltreffende proteïenkatabolisme groot hoeveelhede van ammoniak wat deur die ureumsiklus verwerk moet word, en as daar nie genoeg arginien beskikbaar is nie, kan die gevolglike ammoniak toksisiteit dodelik wees.^[13] Dit is nie 'n probleem in die praktyk nie, omdat vleis voldoende arginien bevat om hierdie situasie te vermy.

Dierbronne van arginien sluit in vleis, suiwelprodukte en eiers,^[14][15] en plantbronne sluit in sade van alle soorte, byvoorbeeld graan, boontjies en neute.

Biosintese

Arginien word uit sitrullien gesintetiseer as deel van die arginien en prolien metabolisme deur die opeenvolgende aksie van die sitosolensieme argininosuksinaat sintetase en argininosuksinaat liase. Dit is 'n duur proses in terme van biochemiese energie, want vir elke molekuul van argininosuksinaat wat gesintetiseer word, word een molekuul van adenosientrifosfaat (ATP) gehidroliseer tot adenosienmonofosfaat (AMP), wat twee ATP ekwivalente opgebruik.

Sitrullien kan uit verskeie bronne verkry word:

• vanaf arginien self via stikstofoksiedsintase (NOS), as 'n neweproduk van die produksie van stikstofoksied vir intra- en intersellulêre seintransduksie
• van ornitien deur die afbraak van prolien of glutamien
• van asimmetriese dimetielarginien

Die biochemiese paaie wat arginien, glutamien en prolien verbind is omkeerbaar, sodat die netto benutting of produksie van hierdie aminosure hoogs afhanklik is van die tipe sel en ontwikkelingsfase.

Sintese van arginien vind hoofsaaklik via die derm–renale as plaas: die epiteelselle van die dunderm produseer sitrullien, hoofsaaklik uit glutamien en glutamaat, wat in die bloedstroom na die proksimale buisselle van die nier vervoer word, waar dit na arginien omgeskakel word, wat terugkeer na die bloedstroom. Dit beteken dat verswakte dunderm of nierfunksie arginiensintese kan verminder, sodat meer daarvan in die dieet benodig word.

Sintese van arginien uit sitrullien vind ook op 'n lae vlak in baie ander selle plaas, en sellulêre kapasiteit vir arginiensintese kan aansienlik toeneem onder omstandighede wat die produksie van induseerbare stikstofoksiedsintase (iNOS) verhoog. Dit laat sitrullien, 'n neweproduk van die NOS-gekataliseerde produksie van stikstofoksied, herwin word tot arginien via die sitrullien-NO of arginien-sitrullien pad. Dit word bewys deur die feit dat, in baie seltipes, NO sintese tot 'n mate deur sitrullien ondersteun kan word, en nie net deur arginien nie. Hierdie herwinning is egter nie kwantitatief nie, omdat sitrullien ophoop in die NO-produserende selle saam met nitraat en nitriet, die stabiele eindprodukte van NO afbraak.^[16]

Funksie

Arginien speel 'n belangrike rol in seldeling, wond genesing, die verwydering van ammoniak uit die liggaam, immuunfunksie,^[17] en die vrystelling van hormone.^[18][19] Dit is 'n voorloper vir die sintese van stikstofoksied (NO),^[20] wat beteken dat dit 'n belangrike rol in die regulering van bloeddruk aanneem.^[21][22][23]

Proteïene

Arginien se syketting is amfipaties, want by fisiologiese pH bevat dit 'n positiefgelaaide guanidiniumgroep, wat hoogs polêr is, aan die punt van 'n hidrofobiese alifatiese koolwaterstofketting. Omdat globulêre proteïene hidrofobiese binnekante en hidrofiliese oppervlaktes het,^[24] word arginien tipies aan die buitekant van die proteïen aangetref, waar die hidrofiliese groep interaksie met die polêre omgewing kan hê, byvoorbeeld om deel te neem in waterstof bindings en soutbrûe.^[25] Om hierdie rede, kom dit dikwels by die koppelvlak tussen twee proteïene voor.^[26] Die alifatiese deel van die syketting bly soms onder die oppervlak van die proteïen.

Arginienresidue in proteïene kan deur PAD ensieme gedeïmineer geword om sitrullien te vorm, in 'n post-translasie modifikasie wat as sitrullinering bekend staan. Dit is belangrik in die fetale ontwikkelingsproses, en maak deel van die normale immuun prosesse uit, sowel as die beheer van geenekspressie, maar is ook belangrike aspek van auto-immuun siektes.^[27]:275 'n Ander post-translasie wysiging van arginien behels metilering deur proteïenmetieltransferases.^:176

Voorloper

Arginien is die onmiddellike biologiese voorloper van stikstofoksied (NO), 'n belangrike seinmolekule wat kan optree as 'n tweede boodskapper sowel as 'n intersellulêre boodskapper wat vasodilatasie reguleer, en ook funksies in die immuunstelsel se reaksie op infeksie uitvoer.

Arginien is ook 'n voorloper vir ureum, ornitien en agmatien; dit is noodsaaklik vir die sintese van kreatien, en kan ook gebruik word vir die sintese van poliamiene (hoofsaaklik deur ornitien en tot 'n mindere mate deur agmatien), sitrullien, en glutamaat. Die teenwoordigheid van asimmetriese dimetielarginien (ADMA), 'n gemetileerde vorm van arginien, inhibeer die stikstofoksiedreaksie; daarom word ADMA beskou as 'n merker vir vaskulêre siekte, net soos L-arginien as 'n teken van 'n gesonde endoteel gesien word.

Veiligheid

L-arginien word oor die algemeen as veilig erken (GRAS-status) tot by inname van 20 gram per dag.^[28]

Struktuur

Delokalisering van lading in die guanidiniumgroep van L-arginien

Die aminosuur syketting van arginien bestaan uit 'n 3-koolstof alifatiese reguit ketting, waarvan die distale punt 'n guanidinium groep bevat, wat 'n pK_a van 12.48 het, en dus altyd geprotoneer is en by fisiologiese pH positief gelaai is. As gevolg van die konjugering tussen die dubbelbinding en die alleen elektronpaar van stikstof, is die positiewe lading gedelokaliseer, wat die vorming van verskeie waterstofbindings moontlik maak.

Navorsing

Groeihormoon

Binneaarse arginien word gebruik in groeihormoon stimulasietoetse,^[29] omdat dit die afskeiding van groeihormoon stimuleer.^[30] 'n Oorsig van kliniese proewe het tot die gevolgtrekking gekom dat mondelinge arginien groeihormoon verhoog,^[31] maar 'n meer onlangse ondersoek het bevind dat, alhoewel mondelinge arginien verhoogde plasmavlakke van L-arginien teweeg gebring het, dit nie 'n toename in groeihormoon veroorsaak het nie.^[32]

Hoë bloeddruk

'n Meta-analise het getoon dat L-arginien aanvulling bloeddruk verminder met 'n beraamde uitwerking van 5.4 mm Hg vir sistoliese bloeddruk en 2.7 mm Hg vir diastoliese bloeddruk.

Aanvulling met L-arginien verminder diastoliese bloeddruk en verleng swangerskap by vroue met hoë bloeddruk tydens swangerskap, ook by pre-eklampsie. Dit het egter geen uitwerking op sistoliese bloeddruk of gewig by geboorte gehad nie.^[33]