Leucin

Leucin
L vagy S (+) - leucin D vagy R (-) - leucin
Azonosítás
IUPAC név	2-amino-4-metil-pentánsav
Szinonimák	L, Leu
N o CAS	328-39-2 (racém) 61-90-5 L vagyS(+) 328-38-1 D vagyR(-)
N o ECHA	100 000 475
N o EC	200-522-0 L 206-327-7 D
N o E	E641 L
FEMA	3297 L
Mosolyok	CC (C) C [C @ H] (C (= O) O) N PubChem , 3D nézet
InChI	InChI: 3D nézet InChI = 1 / C6H13NO2 / c1-4 (2) 3-5 (7) 6 (8) 9 / h4-5H, 3,7H2,1-2H3, (H, 8,9) / t5- / m0 / s1 InChIKey: ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVBU Std. InChI: 3D nézet InChI = 1S / C6H13NO2 / c1-4 (2) 3-5 (7) 6 (8) 9 / h4-5H, 3,7H2,1-2H3, (H, 8,9) / t5- / m0 / s1 Std. InChIKey: ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVSA-N
Kémiai tulajdonságok
Brute formula	C 6 H 13 N O 2   [Az izomerek]
Moláris tömeg	131,1729 ± 0,0065  g / mol C 54,94%, H 9,99%, N 10,68%, O 24,39%,
pKa	2.4 és 9.6
Biokémiai tulajdonságok
Kodonok	UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG
izoelektromos pH	5.98
Esszenciális aminosav	Igen
Gerincesekben előfordulás	7,6%
Óvintézkedések
WHMIS
Ellenőrizetlen termékEzt a terméket a WHMIS osztályozási kritériumai szerint nem ellenőrzik.
Egység SI és STP hiányában.

A leucin (Rövidítések IUPAC - IUBMB  : Leu és L ) a régi görög λευκός (fehér, fényes) egy savas α-aminosav , amelynek enantiomer L egyike a 22 proteinogén aminosavak , és az egyik 9 aminosav esszenciális az emberre . Az elágazó láncú aminosavak (BCAA ) része a valinnal és az izoleucinnal együtt .

Ez kódolva a hírvivő RNS-ek a kodon UUA, UUG, CUU, CUC, CUA és CUG.

A sejtbe kerülve a leucin képes

1. szabályozza a sejtes folyamatokat, beleértve az izomfehérje-szintézis stimulálását is, aktiválva az mTOR 1 komplexet (mTORC1), egy protein kinázt
2. beépülnek egy fehérjébe (proteinogenezis)
3. aminosavának α-ketoglutaráttá történő átalakításával bomlanak le egy transzaminációs reakciót követően .

A leucin metabolizmusának végtermékei ezen a harmadik úton az acetil-CoA és az acetoacetát . Ezért a lizinnel együtt a kizárólag ketoformáló aminosavak egyike .

Az L- leucin édes ízű (a kimutatási küszöbérték 11 - 13  mmol / l -1 ), és Európában az élelmiszerekben ízfokozóként használják az élelmiszer ízének fokozására . Ez egy E641 szám alatt felsorolt élelmiszer-adalékanyag .

Élelmiszerforrások

Az Élelmezési és Táplálkozási Testület egy RDI-t (ajánlott napi adag) 42 mg / testtömeg-kg / napra számított ki egy 19 évesnél idősebb felnőtt számára, vagy 2,94 g / nap egy 70 kg-os egyén számára  .

Az állati eredetű fehérjék általában leucinban gazdagabb növényi fehérjék. Leucintartalmuk általában 8,5–9%, a tejtermékeknél pedig még 10% -nál is nagyobb, míg a legtöbb növényi fehérje 6–8% -ot tartalmaz (van Vliet et al, 2015).

Az USDA élelmiszer-összetételi adatbázisa 4975 élelmiszer leucintartalmát tartalmazza. Kivonjuk a következő táblázatot:

.

Az USDA adatbázisa 178 tejsavó ( tejsavó ) alapú kereskedelmi terméket tartalmaz "Whey protein bar", "Pure whey protein shake", "Pure whey protein protein" stb. A 01115 „Tejsavó, édes, szárított” számot választottuk, amely leucin-analízist ad, azonban sokkal alacsonyabb, mint a van Vliet et al.

A „leucin (g-tartalom)” oszlop hasznos az élelmiszer leucin-bevitelének kiszámításához. A következő oszlop (az összes fehérje% -a) jelzi az aminosavak legjobb összeállítását egy fehérjében, ami kevesebb karbamiddá történő átalakuláshoz és ennélfogva nagyobb proteoszintézishez vezet. Mert ahogy Tujioka et al. (2011) szerint a szövetekben található fehérjeszintézis részben összefügg az aminosavak relatív koncentrációjával .

Anabolikus tulajdonságok

Az 1970-80-as években számos laboratórium kimutatta, hogy az aminosavak stimulálhatják az izomfehérje- szintézist és gátolhatják a proteolízist . Ezután be tudták mutatni a leucin központi szerepét ebben a folyamatban a fehérjeszintézis / proteolízis egyensúlyának szabályozásában (lásd Buse és Reid klasszikus tanulmányát, 1975).

Azok a kutatók, akik tanulmányozták a magasabb vagy alacsonyabb leucinszintű fehérjék szedésének az izomfehérje szintézisre gyakorolt ​​hatását, arra a következtetésre jutottak, hogy a fehérjék leucintartalma volt a meghatározó tényező. Így Tang és munkatársai 2009-ben, összehasonlítva három csoport a fiatal férfiak, akik számára készült do ellenállás gyakorlatok majd vesz egy italt a ugyanazt a tartalmat esszenciális aminosavak (10 g) formájában hydrolate a kis-tej , kazein vagy szója protein . A tejsavófehérje bevitele magasabb plazma leucin-koncentrációt és szignifikánsan nagyobb stimulációt eredményezett az izomfehérje szintézisében, vagyis 33% -kal nagyobb, mint a szójafehérje és 122% -kal nagyobb a kazeinhez képest.

Az izomfehérje-szintézis az adott időpontban azonban csak az egyik lehetséges mutató az izomzat átalakulására. Az izomtömeg növekedése csak hosszú távon érhető el, sok tényező is beavatkozhat a proteoszintézis relatív fontosságába a proteolízissel szemben. A hosszú távú leucin-kiegészítés tehát bebizonyosodott, hogy nem növeli az izomtömeget az idősebb embereknél.

De 2013-ban Volek és mtsai. be tudták mutatni, hogy a fizikai ellenállóképzéshez kapcsolódó fehérjék minősége (aminosavak jó összeszerelésével jellemezhető) meghatározó szerepet játszott. Három embercsoportot hasonlítottak össze savó-, szója- vagy szénhidrát- izokalor-kiegészítőkkel, rezisztencia gyakorlatok után, és ezt 9 hónapig. A sovány tömeg növekedése nagyobb volt a tejsavó (3,3 ± 1,5 kg), mint a szénhidrátok (2,3 ± 1,7 kg) és a szója (1,8 ± 1,6 kg) esetében. A zsírtömeg a három csoportban enyhén csökkent, észrevehető különbségek nélkül. Így a három csoport hasonló kalória- és fehérjebevitel ellenére kontrasztos eredményeket ért el: a leucinban gazdagabb és gyorsabban felszívódó tejsavófehérjék erősebben növelik az izmok proteoszintézisét. Az izomépítő tevékenység megerősíti a proteoszintézis aktivitását, és az inzulinérzékenység javításával lelassítja a proteolízist. Egy idős (74 ± 1 éves) emberrel végzett tanulmány megállapította, hogy a tejsavófehérjék hatékonyabban stimulálják a fehérje felhalmozódását, mint a kazein .

Az izmok nem az egyetlen szövetek, amelyek a leucin orális beadására reagálnak. A fehérjeszintézis fokozódik a fehér zsírszövetben , a májban, a szívben, a vesében és a hasnyálmirigyben is.

Molekuláris szabályozó mechanizmusok

A fehérje ételek emésztése során szabad aminosavak szabadulnak fel a belekben . A bélhám enterocitáin történő áthaladás után a portális vénán keresztül jutnak a májba . De az el nem ágazó aminosavakkal ellentétben a leucin nem metabolizálódik ott, és így átjut az általános keringésbe. Ez a tulajdonság egyedülálló az aminosavak között. Étkezés után a plazma leucin koncentrációja is megnő. Ieueínt átjut a sejtmembránon egy családja L-típusú aminosav transzporterek (úgynevezett LAT1, LAT2, LAT3, LAT4). Van aminosavak de novo (endogén) szintézise is , de ez a leucin esetében nem így van, mivel ez egy esszenciális aminosav .

Az aminosavak fehérjetartalmú élelmiszerek formájában történő exogén bevitelének kötelező jellege ellenére emlékeztetni kell arra, hogy a test aminosavainak fő forrása a proteolízis (vagy fehérje katabolizmus), amely a test 75% -át teszi ki. A lizoszómákban vagy a proteasomákban intracelluláris fehérjebontás (kóros vagy romlott) léphet fel . Ők termelik az aminosavak háromnegyedét. Ezt a fehérjebontást (proteolízis) nem szabad összetéveszteni az aminosavak lebontásával (vagy transzaminációval ), amelyet az alábbiakban láthatunk.

A sejt citoszolába kerülve a leucin képes

1. kell katabolizálhatja  : átadását az α-amino-csoport, a leucin, hogy α-ketoglutarát a formában glutamát és α-ketoisocarproate (KIC) katalizálja BCATm és BCATc. A leucin körülbelül 20% -a átalakul KIC-vé. Ezt a lépést transzaminációnak nevezzük
2. szabályozza a sejtes folyamatokat, ideértve a fehérjeszintézis stimulálását is , az mTORC1 jelátviteli út aktiválásával
3. beépülnek egy fehérjébe a messenger RNS riboszómák általi transzlálása során .

A leucin lebomlása elsősorban a vázizmok és más szövetek mitokondriumában következik be . A BCATm enzim a legtöbb szövetben expresszálódik, kivéve a máj hepatocitáit . A BCATc viszont elsősorban az idegrendszerben fejeződik ki . Ennek az útnak a metabolitjai acetil-CoA-t és acetoacetátot eredményeznek , amelyeket energiatermelésre ( ATP- ként ) használnak. A leucin BCATm általi transzaminálása lehetővé teszi más funkciók (fehérjeszintézis és mTOR C1 útvonal ) által igényelt leucinellátás szabályozását . Ez segít a túlzott leucin-koncentráció megelőzésében is, amely nagyon káros lehet; a tumor progressziójával valóban megnyilvánulhatnak, ahogy azt egy 2014-es, leucinnal kiegészített és hasnyálmirigyrákban szenvedő egereken végzett tanulmány mutatja. A rákos betegek cachexia , leucin kiegészítés fokozza a tumor progresszióját.

Az mTORC1 szabályozása leucinnal és aminosavakkal

A fehérjeszintézis stimulációjának molekuláris mechanizmusa az 1994-ben felfedezett mTOR nevű enzim komplex szintjén zajlik , szerin-treonin kináz aktivitással . Amikor az mTOR kináz más fehérjékkel (köztük a RAPTOR fehérjével) társul, akkor képződik az mTORC1 komplex , amely a tápanyagok rendelkezésre állásának, az energia vagy a redoxpotenciál és a proteoszintézis szabályozásának jeleinek integrátoraként működik. Ahhoz, hogy aktív legyen, ezt a komplexet a lizoszóma felszínén kell lokalizálni, ahol Rheb-koaktivátora található. Aktiválása után az mTORC1 komplex gátolja az autofágia kialakulását, és fokozza a fehérjeszintézist és a sejtek növekedését.

Az mTORC1 komplex számos szubsztrátot foszforilez , különösen azokat, amelyek részt vesznek a messenger RNS fehérjékké történő transzlálásában. Az mTOR útvonal deregulációja olyan betegségeket jellemez, mint az elhízás , a 2-es típusú cukorbetegség , a rák és a neurodegeneratív betegségek .

Az mTORC1 komplex aminosavak általi szabályozását az 1990-es évek vége óta ismerik Hara és mtsai. annak bemutatása, hogy az aminosavak hiánya, különösen a leucinban , még növekedési faktorok jelenlétében is elnyomja a két downstream útvonal, az S6K1 és a 4E-BP1 foszforilezését (lásd 1. ábra). Ennek a szabályozásnak a mechanizmusát 2008-ban kezdték megérteni, amikor a RAG fehérjéket és szerepüket azonosították. A RAGULATOR-hoz társított RAG komplex felelős az mTORC1 komplexnek a lizoszóma membránhoz való rögzítéséért .

Az mTOR leucin által történő aktiválásának mechanizmusáról való ismeretek mára jelentősen megnőttek. Túl bonyolult ahhoz, hogy itt lássuk, Yann Cormerais-ra vagy Jacques Robertre utaljuk az olvasókat. A leucin részt vesz egy szuperkomplexumban, amely GATOR1 és GATOR2 összetételű. 2015-ben és 2016-ban két tanulmány kimutatta, hogy a Sestrin2 fehérje kötődik a GATOR2-hez és gátolja leucintól függő módon. Leucin jelenlétében a GATOR2 kötődik a GATOR1-hez és gátolja azt, amelynek hatása az mTORC1 toborzását és annak Rheb általi aktiválását váltja ki. Ezek az eredmények csaknem 20 évvel később magyarázzák Hara és munkatársai első megfigyeléseit. az mTORC1 leucinnal történő szabályozásáról.

A Castor1 / Sestrin2-GATOR2 / 1-Rags tengely magyarázatán kívül egy 2011-es tanulmány azt sugallta, hogy az aminosav-detektálást a lizoszómán belül végezték, ahol az aminosavaknak fel kell halmozódniuk ahhoz, hogy aktiválni tudják az mTORC1-et. Az arginin SLC38A9 transzmembrán transzportere kölcsönhatásba lép a Rags-RAGULATOR szuper komplexummal, és érvénytelenítése elnyomja az mTORC1 arginin általi aktiválódását.

Az mTORC1 inzulin és IGF-1 által függetlenül is aktiválható a TSC komplexen keresztül.

A fehérjeszintézis szabályozása az mTORC1 segítségével

Az mTORC1 fontos szerepet játszik egyrészt a riboszóma szintézis és az mRNS transzláció , másrészt az energiaállapot és a tápanyagok elérhetősége közötti koordinációban .

A fehérjeszintézis szabályozásának útja az eIF4E fehérje (en) foszforilezésén keresztül történik, amelyet az mTORC1 hajt végre (1. ábra). A 4E-BP1 fehérje szorosan kapcsolódik az eIF4E iniciációs faktorhoz, amely felelős az iniciációs komplex rekrutációjáért az mRNS-sapka szintjén (3. ábra). Miután az mTORC1 komplex aktiválódott, foszforilálja a 4E-BP1-et, amely ezután disszociál az eIF4E-ből, lehetővé téve egy másik fehérje, az eIF4G toborzását és az eIF4A előfordulását az mRNS 5'-végén. Az így képződött komplex a riboszómával alkotja a 48S komplexet, amely lehetővé teszi a Cap-függő messenger RNS-ek fordításának megkezdését ( angol nyelven történő iniciálását ).  

A fehérjeszintézis szabályozásának másik módja az S6K1 és S6K2 fehérjék foszforilezése (még mindig az mTORC1 által). Ha nem foszforilezett, az S6K megköti és gátolja a komplexet az eIF3-mal, így blokkolja a transzláció iniciálódását. De miután aktiválta az mTORC1, az S6K elválik az eIF3-tól, lehetővé téve az iniciációs komplexhez való kötődést.

Megjegyzések

1. erősítő edzés
2. fehérjeszintézis nagyobb, mint a proteolízis, fehérje-gyarapodáshoz vagy "fehérje-felhalmozódáshoz" vezet
3. mTOR = a rapamicin mechanisztikus célpontja "a rapamicin mechanikus célpontja", egy immunszuppresszív gyógyszer
4. Ras-rel kapcsolatos GTPázok
5. riboszomális fehérjék (amelyek riboszómákat alkotnak) olyan specifikus mRNS-ek transzlációjából származnak, amelyek mindegyikében 5'-végük 5'-végén 5'-terminális Oligo-pirimidin (5'TOP) van.

Hivatkozások

1. (a) Francis A. Carey, "  táblázat a PK és pH-értékek  " , az a Department of Chemistry a University of Calgary , 2014(megtekintve 2015. július 26-án )
2. számított molekulatömege a „  atomsúlya a Elements 2007  ” on www.chem.qmul.ac.uk .
3. (in) Mr. Beals, L. Gross, S. Harrell, "  Amino Acid Frequency  " on the Institute for Environmental Modeling (ITSH) , a Tennessee Egyetemen (hozzáférés: 2015. július 26. )
4. „  leucin (l)  ” az adatbázisban vegyszerek Reptox a CSST (Quebec szervezet felelős a munkahelyi biztonság és egészségvédelem), elérhető április 25, 2009
5. A görög – francia szótár absztraktja A. Bailly, p.  531 .
6. Etimol. és Hist. 1832 (Raymond). Leuc (o) - * és -ine * -ből áll
7. Elitsa A Ananieva, Jonathan D Powell, Susan M Hutson , „  Leucine Metabolism in T Cell Activation: mTOR Signaling and Beyond  ”, Advances in Nutrition , vol.  7, n o  4,2016, P.  798-805 ( online olvasás )
8. Denise Ferrier, Biokémia (hatodik kiadás) , Wolters Kluwer, Lippincott William & Wilkins,2014
9. Élelmezési és Táplálkozási Tanács, a Nemzeti Akadémiák Orvostudományi Intézete, Étrend-referencia vállalkozások , The National Academies Press,2005( online olvasás )
10. Stephan van Vliet, Nicholas A Burd és Luc JC van Loon , „  A csontváz izomanabolikus válasza a növényi és állati eredetű fehérje fogyasztásra  ”, Journal of Nutrition , vol.  145,2015. július 30, P.  1981-91
11. "  Leucine  " (hozzáférés : 2018. december 23. )
12. Kazuyo Tujioka et al. , „  Az étrendi aminosav-összetétel minőségének hatása a patkányok karbamidszintézisére  ”, J. Nutr. Sci. Vitaminol , vol.  57,2011, P.  48-55
13. Garlick PJ, Grant I. , „  Az aminosav infúzió növeli az izomfehérje szintézis in vivo érzékenységét az inzulinra. Az elágazó láncú aminosavak hatása  ”, Biochim. J , n o  254,1988, P.  579-584
14. MG fúvóka, Reid SS. , „  Leucin. Az izom fehérjeforgalmának lehetséges szabályozója.  », J. Clin. Invest. , vol.  56,1975, P.  1250-1261
15. Tang JE, Moore DR, Kujbida GW, Tarnopolsky MA, Phillips SM. , „  Tejsavó-hidrolizátum, kazein vagy szójafehérje-izolátum bevitele: hatások a vegyes izomfehérje-szintézisre nyugalmi állapotban és a fiatal férfiak ellenállási gyakorlatát követően  ”, J Appl Physiol , vol.  107,2009, P.  987-92
16. Verhoeven S, Vanschoonbeek K, Verdijk LB, Koopman R, Wodzig WK, Dendale P, van Loon LJ , „A  hosszú távú leucin-kiegészítés nem növeli az izomtömeget vagy az erőt egészséges idős férfiaknál.  », Am. J. Clin. Nutr. , vol.  89, n o  5,2009, P.  1468-75
17. Volek JS és mtsai : „A  tejsavófehérje-kiegészítés az ellenállás edzése során növeli a sovány testtömeget  ”, J Am Coll Nutr. , vol.  32, n o  22013, P.  122-35
18. Xavier Bigard CERIN : "  Milyen stratégiákkal csökkenthető az idősek szarkopéniája, 2013. szeptember  "
19. João AB Pedroso, Thais T. Zampieri, Jose Donato Jr. „  A leucin-kiegészítés hatásainak áttekintése az élelmiszer-bevitel, az energia-egyensúly és a glükóz-homeosztázis szabályozásában  ”, Nutrients , vol.  7, N o  5,2015, P.  3914-3937
20. Stéphane Schneider, táplálkozás, táplálkozási tanárok főiskolája , Elsevier Masson,2014, 534  p.
21. KA Liu és mtsai. , „A  leucin-kiegészítés különféle módon fokozza a hasnyálmirigy-rák növekedését sovány és túlsúlyos egerekben.  ”, Cancer Metab , vol.  2, n o  1,2014
22. Jacques Robert , „  mTOR az angiogenezisben (többek között) részt vevő multifunkcionális fehérje  ”, VEGF Actu , vol.  33,2013( online olvasás )
23. Nicolas Saucisse, Az mTORC1 intracelluláris útjának szerepének boncolása a táplálékfelvételt szabályozó melanocortin hipotalamusz áramkörökben , Thesis, Neuroscience, Bordeaux-i Egyetem,2016( online olvasás )
24. Yann Cormerais, aminosavak és rák: LAT1, az mTORC1 aktivitásához és a tumor növekedéséhez elengedhetetlen transzporter , Thesis, Université Nice Sophia Antipolis,2016( online olvasás )
25. Hara, Yonezawa és mtsai. , „  Az aminosav elégségesség és az mTOR egy közös effektor mechanizmus révén szabályozza a p70 S6 kinázt és az eIF-4E BP1-t  ”, J Biol Chem , vol.  273, n o  23,1998, P.  14484-94
26. Kim, JS, SH Ro és mtsai. ,  Sestrin2 a GATOR komplexek modulálásával gátolja az mTORC1-et  ”, Sci Rep , vol.  5, n o  9502,2015
27. Wolfson, Chandranupong et al. , „A  Sestrin2 egy leucin-érzékelő az mTORC1 útvonalhoz  ”, Science , vol.  351, n °  6268,2016, P.  43-48
28. Zoncu, Bar-Peled et al. , „Az  MTORC1 érzékeli a lizoszomális aminosavakat egy belülről kifelé irányuló mechanizmuson keresztül, amely vakuoláris H + ATPázt igényel  ”, Science , vol.  334, n o  6056,2011, P.  678-683
29. Blagden, SP, Willis, AE , „  Az mRNS-transzláció biológiai és terápiás jelentősége rákban  ”, Nat Rev Clin Oncol , vol.  8,2011, P.  280-91
30. Thoreen CC, Chantranupong HR és mtsai. , „  Az mRNS transzláció mTORC1-mediált szabályozásának egyesítő modellje  ”, Nature , vol.  485, n o  7593,2012, P.  109-113

Függelékek

Kapcsolódó cikkek

• Leucin csúszda

Külső linkek

• (en) Leucin