Карнозин

Карнозин (бета-аланил-L-гистидин) — дипептид, состоящий из остатков аминокислот β-аланина^[англ.] и гистидина. Обнаружен в высоких концентрациях в мышцах и тканях мозга.

Карнозин
Общие
Систематическое наименование	​(2S)​-​2-​​(3-​анинопропаноил амин)​-​3-​​(1H-​имидазол-​5-​ ил)​пропановая кислота
Традиционные названия	бета-аланил-L-гистидин
Хим. формула	C9H14O3N4
Физические свойства
Молярная масса	226,3 г/моль
Термические свойства
Температура
• плавления	246-260 °C
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты ${\displaystyle pK_{a}}$	6,95
Классификация
Рег. номер CAS	305-84-0
PubChem	439224 и 6992100
Рег. номер EINECS	206-169-9
SMILES	C1=C(NC=N1)CC(C(=O)O)NC(=O)CCN
InChI	InChI=1S/C9H14N4O3/c10-2-1-8(14)13-7(9(15)16)3-6-4-11-5-12-6/h4-5,7H,1-3,10H2,(H,11,12)(H,13,14)(H,15,16)/t7-/m0/s1 CQOVPNPJLQNMDC-ZETCQYMHSA-N
ChEBI	15727 и 57485
ChemSpider	388363
Безопасность
ЛД50	> 14930 мг·лг−1 (мышь, орально)[1]
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Открытие

Карнозин был открыт 1900 году B. C. Гулевичем в мясном экстракте^[2] и стал первым открытым биогенным пептидом. Вместе с карнозином был открыт и его аналог ансерин^[англ.], у которого в гетероцикле гистидина водород замещён на метильную группу. Впоследствии Гулевич поручил своему ученику Сергею Евгеньевичу Северину выяснить функцию этих веществ. С. Е. Северин остался верен заветам своего учителя и в 1952 году выяснил функцию мышечных дипептидов. Выяснилось, что если добавить карнозин к раствору, в котором находилась изолированная мышца лягушки, то она под воздействием электрического заряда приобретает способность работать часами без всякого утомления. Этот опыт в дальнейшем вошел в физиологию как «феномен Северина». После измерения всех параметров стало ясно, что в присутствии карнозина мышца в состоянии накапливать колоссальные количества лактата. Отсюда простое объяснение: карнозин выполняет роль pH-буфера и связывает образующиеся при гликолизе протоны. С. Е. Северин не согласился с такой интерпретацией его результатов, считая буферную функцию слишком простой и даже убогой. Результаты эксперимента были опубликованы на русском языке, но не получили резонанса, сам автор не придал значения открытому им эффекту, продолжая искать альтернативные функции карнозина. А через 30 лет после открытия феномена Северина его опыт был повторен за рубежом с использованием ТРИС-буфера. Было описано колоссальное увеличение работоспособности мышц под действием этого вещества, и тут уж его объяснили буферным эффектом без всяких ссылок на С. Е. Северина^[3].

Свойства и функции

Карнозин метаболически инертен, что является важным его свойством как специализированного pH-буфера. Карнозин может без проблем протонироваться и депротонироваться, что никак не скажется на ходе различных метаболических процессов. Важно и то, что в его состав входит необычная β-аминокислота. По-видимому, это еще один способ сделать данное вещество более инертным, в том числе вывести его из-под контроля обычных пептидаз.

В итоге оказалось, что pH-буфер — не единственная функция карнозина. Исследователи из Великобритании^[4], Южной Кореи^[5][6] и других стран^[7][8][9] показали, что карнозин имеет свойства антиоксиданта. Карнозин является прекрасным хелатором ионов Cu²⁺ и Fe²⁺, которые в свободном виде катализируют превращение перекиси водорода в радикал ОН•^[10]. Также он участвует в тушении активных форм кислорода (АФК) и защищает организм от альфа-бета ненасыщенных альдегидов, образующихся из суперокисленных жирных кислот клеточных мембран в процессе окислительного стресса, посредством их химического связывания. Кроме того, карнозин ингибирует рост амилоидных фибрилл, которые образуются, например, при болезни Альцгеймера.

Примечания

1. Eintrag zu Карнозин in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM) .
2. Броуде Л. М., Дервиз Г. В., Северин С. Е. Академик Владимир Сергеевич Гулевич (1867—1933) // Биохимия. 1968. Т. 33. № 2. С. 195—202.
3. Скулачёв, 2010, с. 78-80.
4. Aruoma O.I., Laughton M.J., Halliwell B. Carnosine, homocarnosine and anserine: could they act as antioxidants in vivo? (англ.) // The Biochemical Journal^[англ.] : journal. — 1989. — December (vol. 264, no. 3). — P. 863—869. — PMID 2559719. — PMC 1133665.
5. Choi S.Y., Kwon H.Y., Kwon O.B., Kang J.H. Hydrogen peroxide-mediated Cu,Zn-superoxide dismutase fragmentation: protection by carnosine, homocarnosine and anserine (англ.) // Biochimica et Biophysica Acta^[англ.] : journal. — 1999. — November (vol. 1472, no. 3). — P. 651—657. — doi:10.1016/S0304-4165(99)00189-0. — PMID 10564779.
6. Klebanov G.I., Teselkin YuO, Babenkova I.V., et al. Effect of carnosine and its components on free-radical reactions (англ.) // Membrane & Cell Biology : journal. — 1998. — Vol. 12, no. 1. — P. 89—99. — PMID 9829262.
7. Babizhayev M.A., Seguin M.C., Gueyne J., Evstigneeva R.P., Ageyeva E.A., Zheltukhina G.A. L-carnosine (beta-alanyl-L-histidine) and carcinine (beta-alanylhistamine) act as natural antioxidants with hydroxyl-radical-scavenging and lipid-peroxidase activities (англ.) // The Biochemical Journal^[англ.] : journal. — 1994. — December (vol. 304, no. 2). — P. 509—516. — PMID 7998987. — PMC 1137521.
8. Chan K.M., Decker E.A. Endogenous skeletal muscle antioxidants (неопр.) // Critical Reviews in Food Science and Nutrition^[англ.]. — 1994. — Т. 34, № 4. — С. 403—426. — doi:10.1080/10408399409527669. — PMID 7945896.
9. Kohen R., Yamamoto Y., Cundy K.C., Ames B.N. Antioxidant activity of carnosine, homocarnosine, and anserine present in muscle and brain (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 1988. — May (vol. 85, no. 9). — P. 3175—3179. — doi:10.1073/pnas.85.9.3175. — PMID 3362866. — PMC 280166.
10. Скулачёв, 2010, с. 79.

Литература

• В.П.Скулачев, А.В.Богачев, Ф.О.Каспаринский. Мембранная биоэнергетика. — Москва: Издательство Московского университета, 2010. — 368 p. — 1000 экз. — ISBN 978-5-211-05871-2.