N-아세틸글루탐산

N-아세틸글루탐산
Skeletal formula of N-acetylglutamic acid
이름
IUPAC 이름
2-acetamidopentanedioic acid[1]
별칭
acetylglutamic acid
식별자
3D 모델 (JSmol)
3DMet
약어
  • N-Acetyl-Glu
  • NAcGlu
  • Ac-Glu-OH
1727473 S
ChEBI
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard 100.024.899
EC 번호
  • 227-388-6
KEGG
MeSH N-acetylglutamate
RTECS 번호
  • LZ9725000 S
UNII
  • 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) 예예
    Key: RFMMMVDNIPUKGG-UHFFFAOYSA-N 예예
  • 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
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    Key: RFMMMVDNIPUKGG-YFKPBYRVSA-N
  • CC(=O)NC(CCC(=O)O)C(=O)O
성질
C7H11NO5
몰 질량 189.167 g·mol−1
겉보기 흰색 결정
밀도 1 g mL−1
녹는점 191–194 °C (376–381 °F; 464–467 K)
36 g L−1
위험
반수 치사량 또는 반수 치사농도 (LD, LC):
>7 g kg−1 (oral, rat)
관련 화합물
관련 알칸산
관련 화합물
달리 명시된 경우를 제외하면, 표준상태(25 °C [77 °F], 100 kPa)에서 물질의 정보가 제공됨.
아니오아니오 확인 (관련 정보 예예아니오아니오 ?)

N-아세틸글루탐산(영어: N-acetylglutamic acid)은 오르니틴 아세틸기전이효소에 의해 글루탐산과 아세틸오르니틴으로부터 생합성되고, N-아세틸글루탐산 생성효소에 의해 글루탐산과 아세틸-CoA로부터 생합성된다. N-아세틸글루탐산의 화학식은 C7H11NO5이며,[2] 짝염기는 N-아세틸글루탐산염(영어: N-acetylglutamate, NAG)이다. 생합성의 역반응인 아세틸기의 가수분해는 특정 가수분해효소에 의해 촉매된다. N-아세틸글루탐산은 원핵생물 및 단순 진핵생물에서 아르기닌의 생합성에 관여하는 첫 번째 대사 중간생성물이며 척추동물의 신체로부터 배설하기 위해 독성이 있는 암모니아를 요소로 전환시키는 요소 회로로 알려진 과정에서의 조절자이다.

발견

N-아세틸글루탐산은 양성자 핵자기 공명(1H NMR) 분광법, 푸리에 변환 적외선 분광법, 기체 크로마토그래피-질량 분석법과 같은 구조 결정 기술을 사용하여 특성화된 원핵생물인 리조비움 트리폴리이(Rhizobium trifolii)로부터 분리된 세포 외 대사산물이다.

리조비움속에서 N-아세틸글루탐산의 세포 외 축적은 공생 플라스미드의 노드인자 유전자와 관련된 대사로 인한 것이다. 노드인자에 돌연변이가 일어나면 N-아세틸글루탐산의 생성이 줄어든다.[3]

생합성

원핵생물 및 단순 진핵생물

원핵생물 및 단순 진핵생물에서 N-아세틸글루탐산은 N-아세틸글루탐산 생성효소(NAGS) 또는 오르니틴 아세틸기전이효소(OAT)에 의해 생성될 수 있다.

오르니틴 아세틸기전이효소(OAT)에 의한 합성

오르니틴 아세틸기전이효소는 글루탐산과 아세틸오르니틴으로부터 N-아세틸글루탐산을 합성할 수 있다. 이는 오르니틴을 합성할 수 있는 능력을 가진 원핵생물에서 N-아세틸글루탐산을 생성할 수 있는 방법이다.[4]

N-아세틸글루탐산 생성효소(NAGS)에 의한 합성

N-아세틸글루탐산 생성효소는 체세포 분열 또는 분해를 통해 세포에 의해 손실된 N-아세틸글루탐산을 보충하는 역할을 하는 효소이다. N-아세틸글루탐산 생성효소는 아세틸-CoA로부터 글루탐산으로 아세틸기의 전이를 촉매하여 N-아세틸글루탐산을 생성한다. 비순환적 오르니틴을 생성하는 원핵생물에서 N-아세틸글루탐산 생성효소는 N-아세틸글루탐산을 합성하는 유일한 방법이며, N-아세틸글루탐산 생성효소는 아르기닌에 의해 저해된다.[4] 글루탐산의 아세틸화는 프롤린 생합성에 의해 글루탐산이 사용되는 것을 방지하는 것으로 생각된다.[5]

척추동물

원핵생물과 달리 포유류의 N-아세틸글루탐산 생성효소는 프로타민과 함께 아르기닌에 의해 촉진된다. N-아세틸글루탐산 생성효소는 N-아세틸글루탐산 및 그 유사체(기타 N-아세틸화 화합물)에 의해 저해된다.[4]

뇌는 또한 미량의 N-아세틸글루탐산을 함유하고 있지만 N-아세틸글루탐산 생성효소의 발현은 발견되지 않는다. 이것은 N-아세틸글루탐산이 아직 결정되지 않은 뇌의 다른 효소에 의해 생성됨을 시사한다.[4]

생물학적 역할

척추동물 및 포유류

척추동물과 포유류에서 N-아세틸글루탐산은 요소 회로의 첫 번째 효소인 미토콘드리아의 카바모일 인산 합성효소 I(CPSI)에 대한 알로스테릭 활성화제이다.[6] N-아세틸글루탐산은 요소 회로의 첫 번째 대사 중간생성물인 카바모일 인산의 생성을 촉발한다. 카바모일 인산 합성효소 I은 N-아세틸글루탐산이 존재하지 않을 때 비활성화된다. 간과 소장에서 N-아세틸글루탐산 의존성 카바모일 인산 합성효소 I은 요소 회로의 두 번재 대사 중간생성물인 시트룰린을 생성한다. N-아세틸글루탐산의 간세포에서의 분포는 총 N-아세틸글루탐산 가용성의 56%가 미토콘드리아에서, 핵에서 24%, 세포질에서 나머지 20%로 미토콘드리아에서 가장 높다. 간 및 콩팥 세포의 아미노아실레이스 I은 N-아세틸글루탐산을 글루탐산과 아세트산으로 분해한다.[7] 대조적으로 N-아세틸글루탐산은 피리미딘 합성에 관여하는 세포질에서 발견되는 카바모일 인산 합성효소에 대한 알로스테릭 보조 인자가 아니다.[8]

N-아세틸글루탐산의 농도는 단백질의 소비가 증가할 때 요소 회로를 통해 분비되어야 하는 암모니아의 축적으로 인해 증가하는 데, 이는 카바모일 인산 합성효소 I의 보조 인자로서 N-아세틸글루탐산의 역할을 지지한다. 또한 N-아세틸글루탐산은 콩, 옥수수, 커피와 같이 일반적으로 소비되는 많은 식품에서 발견할 수 있으며 코코아 가루는 현저하게 고농도로 함유되어 있다.[9]

사람에서 N-아세틸글루탐산의 결핍은 요소의 생성을 차단하여 궁극적으로 혈액의 암모니아 농도를 증가시키는(고암모니아혈증) 상염색체 열성 질환이다. 결핍은 N-아세틸글루탐산 생성효소를 암호화하고 있는 유전자의 결함 또는 합성에 필수적인 전구체의 결핍으로 인해 발생할 수 있다.[4]

세균

N-아세틸글루탐산은 대장균에서 아르기닌 생산 경로의 두 번째 대사 중간생성물이며 N-아세틸글루탐산 생성효소(NAGS)에 의해 생성된다.[5] 이 경로에서 N-아세틸글루탐산 키네이스(NAGK)는 아데노신 삼인산(ATP)의 가수분해에 의해 생성된 인산을 사용하여 N-아세틸글루탐산의 감마(세 번째) 카복실기의 인산화를 촉매한다.[10]

토끼풀 실생 뿌리

뿌리혹박테리아(리조비움속)는 토끼풀(Trifolium repens) 실생 뿌리와 공생 관계를 형성하고 콜로니를 형성할 수 있다. 뿌리혹박테리아에 의해 생성된 세포 외 N-아세틸글루탐산은 토끼풀 실생 뿌리에 뿌리털의 분지, 뿌리 끝의 부기, 뿌리의 가장 바깥쪽 세포층에서 발견되는 미분화 세포의 세포 분열 수의 증가의 세 가지 형태학적 영향을 미친다. 이것은 N-아세틸글루탐산이 유사분열의 자극에 관여함을 시사한다. 트리폴리움 프라기페룸(Trifolium fragiferum)에서도 동일한 효과가 관찰되었지만 콩과 식물에서는 관찰되지 않았다. 클로버 종에 대한 N-아세틸글루탐산의 효과는 글루타민, 글루탐산, 아르기닌 또는 암모니아의 효과보다 더 강력했다.[4]

구조

생리학적 pH(7.4)에서 N-아세틸글루탐산

N-아세틸글루탐산은 2개의 카복실기와 두 번째 탄소로부터 돌출된 아마이드기로 구성된다. 생리학적 pH(7.4)에서 N-아세틸글루탐산의 구조는 모든 카복실기가 탈양성자화되어 있다.

양성자 NMR 분광법

양성자가 표시된 N-아세틸글루탐산
양성자 NMR 스펙트럼

N-아세틸글루탐산의 분자 구조는 양성자 핵자기 공명(1H NMR) 분광법을 사용하여 결정되었다.[3] 양성자 NMR은 스펙트럼에 기록된 화학적 이동을 기반으로 양성자의 존재 및 작용기의 위치를 나타낸다.[11]

13C NMR 분광법

13C NMR 스펙트럼

양성자 NMR 분광법과 마찬가지로 탄소-13 (13C) NMR 분광법은 분자 구조 결정에 사용되는 방법이다. 13C NMR은 특정 작용기에 해당하는 화학적 이동을 기반으로 분자에 존재하는 탄소의 유형을 나타낸다. N-아세틸글루탐산은 3개의 카보닐 함유 치환기로 인해 카보닐 탄소를 가장 뚜렷하게 나타낸다.[12]

같이 보기

각주

  1. ↑ “N-Acetyl-DL-glutamic acid - Compound Summary”. 《PubChem Compound》. USA: National Center for Biotechnology Information. 2005년 3월 25일. Identification. 2012년 6월 25일에 확인함. 
  2. ↑ Pubchem. “N-Acetyl L-glutamic acid”. 《pubchem.ncbi.nlm.nih.gov》 (영어). 2018년 6월 3일에 확인함. 
  3. ↑ 가 나 Philip-Hollingsworth S, Hollingsworth RI, Dazzo FB (September 1991). “N-Acetylglutamic acid: an extracellular nod signal of Rhizobium trifolii ANU843 that induces root hair branching and nodule-like primordia in white clover roots”. 《The Journal of Biological Chemistry》 266 (25): 16854–8. doi:10.1016/S0021-9258(18)55380-1. PMID 1885611. 
  4. ↑ 가 나 다 라 마 바 Caldovic L, Tuchman M (June 2003). “N-Acetylglutamate and its changing role through evolution”. 《The Biochemical Journal》 372 (Pt 2): 279–90. doi:10.1042/BJ20030002. PMC 1223426. PMID 12633501. 
  5. ↑ 가 나 Caldara M, Dupont G, Leroy F, Goldbeter A, De Vuyst L, Cunin R (March 2008). “Arginine biosynthesis in Escherichia coli: experimental perturbation and mathematical modeling”. 《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. (November 1966). “Occurrence of N-acetyl-L-glutamic Acid in the Human Brain”. 《Journal of Neurochemistry》 (영어) 13 (11): 1149–1155. doi:10.1111/j.1471-4159.1966.tb04272.x. ISSN 0022-3042. PMID 5924663. S2CID 43263361. 
  7. ↑ Harper MS, Amanda Shen Z, Barnett JF, Krsmanovic L, Myhre A, Delaney B (November 2009). “N-Acetyl-glutamic acid: evaluation of acute and 28-day repeated dose oral toxicity and genotoxicity”. 《Food and Chemical Toxicology》 47 (11): 2723–9. doi:10.1016/j.fct.2009.07.036. PMID 19654033. 
  8. ↑ Pelley, John W. (2007). 〈Chapter 14: Purine, Pyrimidine, and Single-Carbon Metabolism〉. 《Elsevier's Integrated Biochemistry》. Elsevier. 117–122쪽. doi:10.1016/b978-0-323-03410-4.50020-1. ISBN 978-0-323-03410-4. 
  9. ↑ Hession AO, Esrey EG, Croes RA, Maxwell CA (October 2008). “N-Acetylglutamate and N-acetylaspartate in soybeans (Glycine max L.), maize (Zea mays L.), [corrected] and other foodstuffs”. 《Journal of Agricultural and Food Chemistry》 56 (19): 9121–6. doi:10.1021/jf801523c. PMID 18781757. 
  10. ↑ Gil Ortiz F, Ramón Maiques S, Fita I, Rubio V (August 2003). “The course of phosphorus in the reaction of N-acetyl-L-glutamate kinase, determined from the structures of crystalline complexes, including a complex with an AlF−
    4     transition state mimic”. 《Journal of Molecular Biology》 331 (1): 231–44. doi:10.1016/S0022-2836(03)00716-2. PMID 12875848.     
  11. ↑ “Predict 1H proton NMR spectra”. 《www.nmrdb.org》. 2018년 6월 3일에 확인함. 
  12. ↑ “Predict 13C carbon NMR spectra”. 《www.nmrdb.org》. 2018년 6월 3일에 확인함. 

외부 링크