LYSIN: EGENSKABER, STRUKTUR, FUNKTIONER, BIOSYNTESE - BIOLOGI - 2025

Den lysin (Lys, K) eller -diaminocaproic ε syre, er en af de 22 aminosyrer, der udgør op proteiner af levende organismer og til mennesker, anses for at være af afgørende betydning, fordi det ikke har nogen rute til biosyntese.

Det blev opdaget af Drechsel i 1889 som et produkt af hydrolyse (dekomponering) af kaseinogen. År senere bestemte Fischer, Siegfried og Hedin, at det også var en del af proteiner, såsom gelatine, ægalbumin, conglutin, fibrin og andre proteiner.

Kemisk struktur af aminosyren Lysine (Kilde: Borb, via Wikimedia Commons)

Dens forekomst blev senere demonstreret i spirende frøplanter og i de fleste af de undersøgte vegetabilske proteiner, hvormed dens overflod som en generel bestanddel af alle cellulære proteiner blev bestemt.

Det betragtes som en af ​​de vigtigste "begrænsende" aminosyrer i diæter rig på korn, og det menes derfor, at det påvirker kvaliteten af ​​proteinindholdet, der forbruges af de forskellige underudviklede befolkningsgrupper i verden.

Nogle undersøgelser har bestemt, at lysinindtag favoriserer produktion og frigivelse af hormonerne insulin og glukagon, som har vigtige effekter på kroppens energimetabolisme.

egenskaber

Lysin er en positivt ladet a-aminosyre, den har 146 g / mol molekylvægt, og værdien af ​​dissociationskonstanten af ​​dens sidekæde (R) er 10,53, hvilket indebærer, at dens substituente aminogruppe ved fysiologisk pH den er fuldt ioniseret, hvilket giver aminosyren en netto positiv ladning.

Dens forekomst i proteiner fra forskellige typer af levende organismer er tæt på 6%, og forskellige forfattere mener, at lysin er vigtig for vækst og tilstrækkelig reparation af væv.

Celler har en stor mængde lysinderivater, der udfører en lang række fysiologiske funktioner. Blandt disse er hydroxylysin, methyl-lysin og andre.

Det er en ketogen aminosyre, hvilket indebærer, at dens metabolisme producerer kulstofskeletterne i de mellemliggende underlag til dannelsesveje af molekyler, såsom acetyl-CoA, med den efterfølgende dannelse af ketonlegemer i leveren.

I modsætning til andre essentielle aminosyrer er dette ikke en glukogen aminosyre. Med andre ord ender dets nedbrydning ikke med produktionen af ​​glukoseproducerende sti-formidlere.

Struktur

Lysin klassificeres i gruppen af ​​basiske aminosyrer, hvis sidekæder har ioniserbare grupper med positive ladninger.

Dens sidekæde eller R-gruppe har en anden primær aminogruppe bundet til carbonatomet i position ε i dets alifatiske kæde, og dermed navnet "ε-aminocaproic".

Det har et a-carbonatom, hvortil der er knyttet et hydrogenatom, en aminogruppe, en carboxylgruppe og R-sidekæden, kendetegnet ved molekylformlen (-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 +).

Da sidekæden har tre methylengrupper, og selvom lysinmolekylet har en positivt ladet aminogruppe ved fysiologisk pH, har denne R-gruppe en stærk hydrofob karakter, og det er derfor, den ofte "begraves" i proteinstrukturer., hvor kun ε-aminogruppen udelades.

Aminogruppen på sidekæden af ​​lysin er meget reaktiv og deltager generelt i de aktive centre for mange proteiner med enzymatisk aktivitet.

Funktioner

Lysin, der er en essentiel aminosyre, udfører flere funktioner som et mikronæringsstof, især hos mennesker og andre dyr, men det er også en metabolit i forskellige organismer såsom bakterier, gær, planter og alger.

Egenskaberne ved dens sidekæde, specifikt egenskaberne af ε-aminogruppen, der er knyttet til carbonhydridkæden, der er i stand til at danne hydrogenbindinger, giver det specielle egenskaber, der gør det til en deltager i katalytiske reaktioner i forskellige typer enzymer.

Det er meget vigtigt for normal vækst og ombygning af muskler. Derudover er det et forstadiemolekyle for carnitin, en forbindelse syntetiseret i leveren, hjernen og nyrerne, der er ansvarlig for at transportere fedtsyrer til mitokondrierne til energiproduktion.

Denne aminosyre er også nødvendig for syntese og dannelse af kollagen, et vigtigt protein i bindevævssystemet i den menneskelige krop, og derfor bidrager det til at opretholde strukturen i hud og knogler.

Det har eksperimentelt anerkendte funktioner i:

- Beskyttelse af tarmene mod stressende stimuli, kontaminering med bakterielle og virale patogener osv.

- Reducer symptomer på kronisk angst

- Fremme væksten hos spædbørn, der vokser op under diæter af lav kvalitet

biosyntese

Mennesker og andre pattedyr kan ikke syntetisere aminosyrelysinet in vivo, og det er af denne grund, at de skal få det fra dyre- og planteproteiner indtaget med mad.

To forskellige veje til lysinbiosyntese er udviklet i den naturlige verden: en brugt af "lavere" bakterier, planter og svampe, og en brugt af eugleneider og "højere" svampe.

Lysinbiosyntese i planter, lavere svampe og bakterier

I disse organismer opnås lysin fra diaminopimelinsyre gennem en 7-trins vej, der begynder med pyruvat og aspartat semialdehyd. For bakterier involverer for eksempel denne rute produktion af lysin til formål med (1) proteinsyntese, (2) diaminopimelatsyntese og (3) lysinsyntese, der vil blive anvendt i peptidoglycan-cellevæggen.

Aspartat i organismer, der præsenterer denne vej, giver ikke kun anledning til lysin, men fører også til produktion af methionin og threonin.

Vejen adskiller sig i aspartat semialdehyd til lysinproduktion og til homoserin, som er en forløber for threonin og methionin.

Lysinbiosyntese i højere svampe og euglenider

De novo-lysinsyntese i højere svampe og euglenid-mikroorganismer sker gennem mellemliggende L-a-aminoadipat, som transformeres mange gange på forskellige måder end i bakterier og planter.

Ruten består af 8 enzymatiske trin, der involverer 7 frie mellemprodukter. Den første halvdel af stien foregår i mitokondrierne og opnår syntese af α-aminoadipat. Konverteringen af ​​a-aminoadipat til L-lysin forekommer senere i cytosolen.

- Det første trin i ruten består af kondensation af a-ketoglutarat- og acetyl-CoA-molekylerne med enzymet homocitrat-syntase, som giver homocytrinsyre.

- Homocytrinsyre dehydratiseres til cis-homoaconitinsyre, som derefter omdannes til homoisocitric syre af et homoaconitase-enzym.

- Homoisocytrinsyre oxideres af homoisocitratdehydrogenase og opnår derved den forbigående dannelse af oxoglutarat, der mister et molekyle kuldioxid (CO2) og ender som α-catoadipinsyre.

- Denne sidste forbindelse transamineres ved en glutamatafhængig proces takket være virkningen af ​​enzymet aminoadipataminotransferase, der producerer L-a-aminoadipinsyre.

- Sidekæden af ​​L-α-aminoadipinsyre reduceres til dannelse af L-α-aminoadipic-δ-semialdehydsyre ved virkningen af ​​en aminoadipatreduktase, en reaktion, der kræver ATP og NADPH.

- Sucropin-reduktase katalyserer derefter kondensationen af ​​L-α-aminoadipinsyre-δ-semialdehyd med et molekyle af L-glutamat. Derefter reduceres iminoen, og sucropin opnås.

Endelig "skæres" carbon-nitrogenbindingen i glutamatdelen af ​​saccharopin af enzymet saccharopin dehydrogenase, hvilket giver L-lysin og α-ketoglutaratsyre som slutprodukter.

Alternativer til lysin

Eksperimentelle tests og analyser udført med rotter i vækstperioden har gjort det muligt at belyse, at ε-N-acetyllysin kan erstatte lysin for at understøtte væksten af ​​afkom, og dette takket være tilstedeværelsen af ​​et enzym: ε-lysinacylase.

Dette enzym katalyserer hydrolysen af ​​ε-N-acetyllysin til dannelse af lysin, og det gør det meget hurtigt og i store mængder.

nedbrydning

I alle pattedyrarter katalyseres det første trin med lysinnedbrydning af enzymet lysin-2-oxoglutaratreduktase, der er i stand til at omdanne lysin og a-oxoglutarat til saccharopin, et aminosyrederivat, der er til stede i dyrefysiologiske væsker, og hvis eksistensen i dem blev demonstreret i slutningen af ​​60'erne.

Sucropin omdannes til a-aminoadipat 6-semialdehyd og glutamat ved virkningen af ​​enzymet saccharopin dehydrogenase. Et andet enzym er også i stand til at anvende sacropin som et substrat til hydrolysering af det til lysin og a-oxoglutarat igen, og dette er kendt som saccharopin oxidoreductase.

Sucropin, et af de vigtigste metabolske mellemprodukter i nedbrydning af lysin, har en ekstrem høj omsætningshastighed under fysiologiske forhold, hvorfor det ikke akkumuleres i væsker eller væv, hvilket er blevet påvist ved de fundne høje aktiviteter af saccharopin dehydrogenase.

Mængden og aktiviteten af ​​enzymerne, der er involveret i metabolismen af ​​lysin, afhænger imidlertid i vid udstrækning af forskellige genetiske aspekter af hver bestemt art, da der er iboende variationer og specifikke kontrol- eller reguleringsmekanismer.

"Sacaropinuria"

Der er en patologisk tilstand relateret til det rigelige tab af aminosyrer, såsom lysin, citrulline og histidin gennem urinen, og dette er kendt som "saccharopinuria". Sucropin er et aminosyrederivat af lysinmetabolisme, der udskilles sammen med de tre aminosyrer, der er nævnt i urinen fra ”sacropinuric” -patienter.

Sucropin blev oprindeligt opdaget i bryggergær og er en forløber for lysin i disse mikroorganismer. I andre eukaryote organismer produceres denne forbindelse under nedbrydning af lysin i mitokondrier fra hepatocytter.

Fødevarer rig på lysin

Lysin fås fra fødevarer, der indtages i kosten, og det gennemsnitlige voksne menneske har brug for mindst 0,8 g af det pr. Dag. Det findes i adskillige proteiner af animalsk oprindelse, især i rødt kød som oksekød, lam og kylling.

Det findes i fisk som tun og laks og i skaldyr såsom østers, rejer og muslinger. Det er også til stede i de bestanddele, proteiner i mejeriprodukter og deres derivater.

I plantemad findes det i kartofler, peberfrugter og purre. Det findes også i avocado, ferskner og pærer. I bælgfrugter såsom nyrebønner, kikærter og sojabønner; i græskarfrø, i macadamia nødder og i cashewnødder (merey, cashewnød osv.).

Fordele ved dens indtag

Denne aminosyre er inkluderet i adskillige medicin til nutraceutisk formulering, dvs. isoleret fra naturlige forbindelser, især planter.

Det bruges som et antikonvulsivt middel og har også vist sig at være effektivt til at hæmme replikationen af ​​Herpes Simplex Virus type 1 (HSV-1), som normalt manifesterer sig i tider med stress, når immunsystemet er deprimeret eller "svækket" som blemmer. eller herpes på læberne.

Effektiviteten af ​​L-lysintilskud til behandling af forkølelsessår skyldes det faktum, at det "konkurrerer" eller "blokerer" for arginin, en anden proteinaminosyre, som er nødvendig for multiplikationen af ​​HSV-1.

Det er blevet bestemt, at lysin også har anti-angstdæmpende virkninger, da det hjælper med at blokere de receptorer, der er involveret i reaktionerne på forskellige stressende stimuli, ud over at deltage i reduktionen af ​​niveauerne af cortisol, "stresshormonet".

Nogle undersøgelser har indikeret, at det kan være nyttigt til hæmning af væksten af ​​kræftsvulster, for øjenes sundhed, til kontrol af blodtrykket, blandt andre.

Hos dyr

En almindelig strategi til behandling af herpesvirus I-infektioner i feliner er lysintilskud. Imidlertid viser nogle videnskabelige publikationer, at denne aminosyre ikke har nogen antiviral egenskaber i feliner, men virker snarere ved at reducere koncentrationen af ​​arginin.

Om spædbørns helbred

Den eksperimentelle indtagelse af L-lysin, der er tilføjet til mælken hos spædbørn i laktationsperioden, har vist sig at være gavnlig for forøgelsen af ​​kropsmasse og induktion af appetit hos børn i de første stadier af postnatal udvikling.

Imidlertid kan overskydende L-lysin forårsage overdrevne urinudskillelser af aminosyrer, både med neutrale og basiske egenskaber, hvilket resulterer i deres kropsbalance.

Overskydende L-lysin-tilskud kan føre til vækstundertrykkelse og andre åbenlyse histologiske effekter i større organer, sandsynligvis på grund af tab af aminosyrer i urinen.

I den samme undersøgelse blev det også vist, at lysintilskud forbedrer ernæringsegenskaberne ved indtagne vegetabilske proteiner.

Andre lignende undersøgelser, der blev udført hos voksne og børn af begge køn i Ghana, Syrien og Bangladesh, udviste de fordelagtige egenskaber ved lysinindtagelse til reduktion af diarré hos børn og for nogle dødelige åndedrætsbetingelser hos voksne mænd.

Lysinmangelforstyrrelser

Lysin er som alle essentielle og ikke-væsentlige aminosyrer nødvendige for den rigtige syntese af cellulære proteiner, der bidrager til dannelsen af ​​organorganssystemer.

Markerede mangler af lysin i kosten, da det er en essentiel aminosyre, der ikke produceres af kroppen, kan resultere i udvikling af ængstelige symptomer medieret af serotonin ud over diarré, også relateret til serotoninreceptorer.

Referencer

1. Bol, S., & Bunnik, EM (2015). Lysintilskud er ikke effektivt til forebyggelse eller behandling af katteherpesvirus 1-infektion hos katte: En systematisk gennemgang. BMC Veterinærforskning, 11 (1).
2. Carson, N., Scally, B., Neill, D., & Carré, I. (1968). Saccharopinuria: en nyfødt fejl ved lysinmetabolisme. Nature, 218, 679.
3. Colina R, J., Díaz E, M., Manzanilla M, L., Araque M, H., Martínez G, G., Rossini V, M., & Jerez-Timaure, N. (2015). Evaluering af fordøjelige lysiniveauer i diæter med høj energitetthed til efterbehandling af svin. Magazine MVZ Córdoba, 20 (2), 4522.
4. Fellows, BFCI, & Lewis, MHR (1973). Lysin stofskifte hos pattedyr. Biokemisk tidsskrift, 136, 329-334.
5. Fornazier, RF, Azevedo, RA, Ferreira, RR, & Varisi, VA (2003). Lysinkatabolisme: flow, metabolisk rolle og regulering. Brazilian Journal of Plant Physiology, 15 (1), 9–18.
6. Ghosh, S., Smriga, M., Vuvor, F., Suri, D., Mohammed, H., Armah, SM, & Scrimshaw, NS (2010). Effekt af lysintilskud på sundhed og sygelighed hos personer, der tilhører fattige bybyer i Accra, Ghana. American Journal of Clinical Nutrition, 92 (4), 928–939.
7. Hutton, CA, Perugini, MA, & Gerrard, JA (2007). Inhibering af lysinbiosyntesen: En antibiotisk strategi under udvikling. Molecular BioSystems, 3 (7), 458–465.
8. Kalogeropoulou, D., LaFave, L., Schweim, K., Gannon, MC, & Nuttall, FQ (2009). Lysin-indtagelse dæmper markant glukoseresponsen på indtaget glukose uden ændring i insulinrespons. American Journal of Clinical Nutrition, 90 (2), 314–320.
9. Nagai, H., & Takeshita, S. (1961). Ernæringseffekt af L-Lysine-tilskud på vækst hos spædbørn og børn. Paediatria Japonica, 4 (8), 40–46.
10. O'Brien, S. (2018). Healthline. Hentet 4. september 2019 fra www.healthline.com/nutrition/lysine-benefits
11. Zabriskie, TM, & Jackson, MD (2000). Lysinbiosyntese og metabolisme i svampe. Naturlige produktrapporter, 17 (1), 85–97.