Ασπαραγινικό οξύ

Το L-Ασπαραγινικό οξύ^[1] είναι ένα από τα 22 πρωτεϊνογόνα αμινοξέα. Στο επίπεδο της μοριακής γενετικής, τα κωδικόνιά του είναι GAU και GAC. Είναι ένα α-αμινοδιοξύ με σύντομο συντακτικό τύπο HOOCCH₂CH(NH₂)COOH. Τα καρβοξυλικά ανιόντα, τα άλατα και και οι εστέρες του ασπαραγικού οξέος είναι γνωστά ως «ασπαραγικά». Το ασπαραγινικό οξύ και το γλουταμινικό οξύ ταξινομούνται στα «όξινα αμινοξέα».^[2] Το ελεύθερο ασπαραγινικό οξύ έχει pK_a1 = 3,9, αλλά όταν βρίσκεται μέσα ένα πεπτίδιο το pK_a του εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το τοπικό του περιβάλλον. Ένα pK_a ως και 14 δεν είναι τελείως ασυνήθιστο. Το ασπαραγινικό ανιόν είναι διαδεδομένο στη βιοσύνθεση. Όπως συμβαίνει με όλα τα αμινοξέα, η παρουσία όξινων πρωτονίων εξαρτάται από το τοπικό περιβάλλον και το pH του διαλύματος.

Ασπαραγινικό οξύ
Γενικά
Όνομα IUPAC	Ασπαραγινικό οξύ 2-αμινοβουτανοδιικό οξύ
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	C4H7NO4
Μοριακή μάζα	133,10 amu
Σύντομος συντακτικός τύπος	HOOCCH2CH(NH2)COOH
Συντομογραφίες	asp ή D
Αριθμός CAS	617-45-8( DL) 56-84-8 (L) 1783-96-6 (D)
SMILES	O=C(O)CC(N)C(=O)O
InChI	1S/C4H7NO4/c5-2(4(8)9)1-3(6)7/h2H,1,5H2,(H,6,7)(H,8,9) Κλειδί: CKLJMWTZIZZHCS-UHFFFAOYSA-N
Αριθμός EINECS	200-291-6
Αριθμός UN	28XF4669EP
PubChem CID	424
ChemSpider ID	411
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	270°C
Πυκνότητα	1.700 kg/m³
Διαλυτότητα στο νερό	4,5 kg/m³
Χημικές ιδιότητες
pKa1	3,9
Αυτοδιάσπαση	324°C
Επικινδυνότητα
Κίνδυνοι κατά NFPA 704	1 1 0
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Ιστορία

Το ασπαραγινικό οξύ ανακαλύφθηκε το 1827 από τον Πλίσσον (Plisson), ο οποίος το παρήγαγε από την ασπαραγίνη, που είχε απομονωθεί από το χυμό του σπαραγγιού (η λέξη προήλθε από την ελληνική «ασπάραγος» = σπαράγγι) το 1806, βράζοντάς την (ασπαραγίνη) με μια βάση.^[3]

Διαιτητικές πηγές

Το ασπαραγινικό οξύ δεν είναι απαραίτητο αμινοξύ, δηλαδή μπορεί να συντεθεί από τα ενδιάμεσα της κεντρικής μεταβολικής οδού στους ανθρώπους. Πάντως, το ασπαραγινικό οξύ μπορεί να βρεθεί έτοιμο στις ακόλουθες τροφές:

1. Ζωικές πηγές: Ζαμπονάκια, λουκάνικα, κυνήγι.
2. Φυτικές πηγές: Φύτρα σπόρων, νιφάδες βρώμης, αβοκάντο, σπαράγγια, νέα ζαχαροκάλαμα, μελάσσες από ζαχαρότευτλα.^[4]
3. Διαιτητικά συμπληρώματα περιέχουν ασπαραγινικό οξύ ή άλατά του, όπως π.χ. ασπαραγινικό ασβέστιο.
4. Στα γλυκαντικά παρασκευάσματα ασπαρτάμης του εμπορίου, συχνά έχει προστεθεί ασπαραγινικό οξύ.

Βιοχημικοί ρόλοι

Το ασπαραγινικό είναι μη απαραίτητο αμινοξύ για τα θηλαστικά, αφού παράγεται από το οξαλοξικό οξύ με τρανσαμίνωση. Μπορεί επίσης να παραχθεί από την ορνιθίνη και την κιτρουλλίνη μέσω του κύκλου της ουρίας. Στα φυτά και σε μικροοργανισμούς, το ασπαραγινικό οξύ είναι η πρόδρομη ένωση για αρκετά άλλα αμινοξέα που συμπεριλαμβάνουν τέσσερα (4) απαραίτητα για τον άνθρωπο αμινοξέα: μεθειονίνη, θρεονίνη, ισολευκίνη και λυσίνη. Η μετατροπή του ασπαραγινικού οξέος στα αναφερόμενα αμινοξέα ξεκινά με την αναγωγή του ασπαραγινικού οξέος στην «ημιαλδεΰδη» του, HCOCH₂CH(NH₂)COOH.^[5] Η ασπαραγίνη παράγεται από το ασπαραγινικό οξύ με τρανσαμίδωση:

${\displaystyle \mathrm {HOOCCH_{2}CH(NH_{2})COOH+H_{2}NCOCH_{2}CH_{2}CH(NH_{2})COOH{\xrightarrow {}}H_{2}NCOCH_{2}CH(NH_{2})COOH+HOOCCH_{2}CH_{2}CH(NH_{2})COOH} }$

To ασπαραγινικό οξυ είναι επίσης μεταβολίτης στον κύκλο της ουρίας και παίρνει μέρος και στη γλυκονεογένεση. Μεταφέρει αναγωγικά ισοδύναμα στη μεταφορά μηλικού-ασπαραγινικού, η οποία χρησιμοποιεί την έτοιμη αλληλομετατροπή τουασπαραγινικού οξέος και του οξαλοξικού οξέος, που είναι το οξειδωμένο (αφυδρογονωμένο) παράγωγο του μηλιού οξέος. Το ασπαραγινικό οξύ δίνει ένα άτομο αζώτου στη βιοσύνθεση της ινοσίνης, την πρόδρομη ένωση των βάσεων πουρίνης. Επιπρόσθετα, το ασπαραγινικό οξύ δρα ως αποδέκτης υδρογόνου στην αλυσίδα της συνθετάσης της τριφωσφορικής αδενοσίνης.

Τα ασπαραγινικά ιόντα (συζυγής βάση του ασπαραγινικού οξέος) διεγείρει τους δέκτες NMDA, παρόλο που δεν είναι τόσο ισχυροί νευροδιαβιβαστές, όσο είναι τα γλουταμινικά ιόντα.^[6]

Αναφορές και σημειώσεις

1. Δείτε τις εναλλακτικές ονομασίες και επίσημες συντομογραφίες στον παρακείμενο πίνακα πληροφοριών χημικής ένωσης.
2. Υπάρχουν συγγράμματα που συνταξινομούν στα όξινα αμινοξέα επίσης την κυστεΐνη και την τυροσίνη.
3. R.H.A. Plimmer (1912) [1908]. R.H.A. Plimmer & F.G. Hopkins, ed. The chemical composition of the proteins. Monographs on biochemistry. Part I. Analysis (2nd ed.). London: Longmans, Green and Co. p. 112. Retrieved January 18, 2010.
4. "862. Aspartic acid". The Merck Index (11th ed.). 1989. p. 132. ISBN 0-911910-28-X.
5. Lehninger, Albert L.; Nelson, David L.; Cox, Michael M. (2000), Principles of Biochemistry (3rd ed.), New York: W. H. Freeman, ISBN 1-57259-153-6.
6. Chen, Philip E.; Geballe, Matthew T.; Stansfeld, Phillip J.; Johnston, Alexander R.; Yuan, Hongjie; Jacob, Amanda L.; Snyder, James P.; Traynelis, Stephen F. et al. (2005). "Structural Features of the Glutamate Binding Site in Recombinant NR1/NR2A N-Methyl-D-aspartate Receptors Determined by Site-Directed Mutagenesis and Molecular Modeling". Mol. Pharmacol. 67 (5): 1470–84. doi:10.1124/mol.104.008185. PMID 15703381.