Proline - Proline
fórmula esquelética de prolina
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Nomes | |||
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Nome IUPAC
Proline
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Nome IUPAC sistemático
Ácido pirrolidina-2-carboxílico |
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Identificadores | |||
Modelo 3D ( JSmol )
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80812 | |||
ChEBI | |||
ChEMBL | |||
ChemSpider | |||
DrugBank | |||
ECHA InfoCard | 100,009,264 | ||
Número EC | |||
26927 | |||
KEGG | |||
Malha | Proline | ||
PubChem CID
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Número RTECS | |||
UNII | |||
Painel CompTox ( EPA )
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Propriedades | |||
C 5 H 9 N O 2 | |||
Massa molar | 115,132 g · mol −1 | ||
Aparência | Cristais transparentes | ||
Ponto de fusão | 205 a 228 ° C (401 a 442 ° F; 478 a 501 K) (se decompõe) | ||
Solubilidade | 1,5g / 100g etanol 19 degC | ||
log P | -0,06 | ||
Acidez (p K a ) | 1,99 (carboxil), 10,96 (amino) | ||
Perigos | |||
Ficha de dados de segurança | Veja: página de dados | ||
Frases S (desatualizado) | S22 , S24 / 25 | ||
Página de dados suplementares | |||
Índice de refração ( n ), constante dielétrica (ε r ), etc. |
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Dados termodinâmicos |
Comportamento da fase sólido-líquido-gás |
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UV , IR , NMR , MS | |||
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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verificar (o que é ?) | |||
Referências da Infobox | |||
A prolina (símbolo Pro ou P ) é um ácido orgânico classificado como um aminoácido proteinogênico (usado na biossíntese de proteínas ), embora não contenha o grupo amino -NH
2mas é antes uma amina secundária . O nitrogênio da amina secundária está na forma NH 2 + protonada sob condições biológicas, enquanto o grupo carboxi está na forma −COO - desprotonada . A "cadeia lateral" do carbono α se conecta ao nitrogênio formando uma alça de pirrolidina , classificando-a como um aminoácido alifático . Não é essencial em humanos, o que significa que o corpo pode sintetizá-lo a partir do aminoácido não essencial L - glutamato . É codificado por todos os códons começando com CC (CCU, CCC, CCA e CCG).
A prolina é o único aminoácido secundário proteinogênico que é uma amina secundária, pois o átomo de nitrogênio está ligado ao carbono α e a uma cadeia de três carbonos que, juntos, formam um anel de cinco membros.
História e etimologia
A prolina foi isolada pela primeira vez em 1900 por Richard Willstätter, que obteve o aminoácido enquanto estudava a N-metilprolina e sintetizou a prolina pela reação do sal de sódio do malonato dietílico com 1,3-dibromopropano . No ano seguinte, Emil Fischer isolou a prolina da caseína e os produtos de decomposição do éster γ-ftalimido-propilmalônico e publicou a síntese da prolina a partir do éster propilmalônico da ftalimida.
O nome prolina vem da pirrolidina , um de seus constituintes.
Biossíntese
A prolina é biossinteticamente derivada do aminoácido L - glutamato . O glutamato-5-semialdeído é primeiro formado pela glutamato 5-quinase (dependente de ATP) e glutamato-5-semialdeído desidrogenase (que requer NADH ou NADPH). Este pode então ciclizar espontaneamente para formar ácido 1-pirrolina-5-carboxílico , que é reduzido a prolina pela pirrolina-5-carboxilato redutase (usando NADH ou NADPH), ou transformado em ornitina por ornitina aminotransferase , seguido por ciclização por ornitina ciclodeaminase para formar prolina.
Atividade biológica
Verificou-se que a L- prolina atua como um agonista fraco do receptor de glicina e dos receptores ionotrópicos de glutamato NMDA e não NMDA ( AMPA / cainato ) . Foi proposto como uma excitotoxina endógena potencial . Nas plantas , o acúmulo de prolina é uma resposta fisiológica comum a vários estresses, mas também faz parte do programa de desenvolvimento dos tecidos generativos (por exemplo, pólen ).
Propriedades na estrutura da proteína
A estrutura cíclica distinta da cadeia lateral da prolina dá à prolina uma rigidez conformacional excepcional em comparação com outros aminoácidos. Também afeta a taxa de formação de ligações peptídicas entre a prolina e outros aminoácidos. Quando a prolina é ligada como uma amida em uma ligação peptídica, seu nitrogênio não está ligado a nenhum hidrogênio, o que significa que não pode atuar como um doador de ligação de hidrogênio , mas pode ser um aceitador de ligação de hidrogênio.
A formação da ligação peptídica com o Pro-tRNA Pro de entrada é consideravelmente mais lenta do que com quaisquer outros tRNAs, que é uma característica geral dos N-alquilaminoácidos. A formação da ligação peptídica também é lenta entre um tRNA de entrada e uma cadeia que termina em prolina; com a criação dos vínculos prolina-prolina, o mais lento de todos.
A excepcional rigidez conformacional da prolina afeta a estrutura secundária das proteínas próximas a um resíduo de prolina e pode ser responsável pela maior prevalência de prolina nas proteínas de organismos termofílicos . A estrutura secundária da proteína pode ser descrita em termos dos ângulos diédricos φ, ψ e ω da estrutura da proteína. A estrutura cíclica da cadeia lateral da prolina bloqueia o ângulo φ em aproximadamente −65 °.
Proline atua como um desregulador estrutural no meio de elementos regulares da estrutura secundária , como hélices alfa e folhas beta ; no entanto, a prolina é comumente encontrada como o primeiro resíduo de uma hélice alfa e também nos fios das bordas das folhas beta . A prolina também é comumente encontrada em espiras (outro tipo de estrutura secundária) e auxilia na formação de espiras beta. Isso pode explicar o curioso fato de que a prolina geralmente é exposta a solventes, apesar de ter uma cadeia lateral completamente alifática .
Múltiplas prolinas e / ou hidroxiprolinas em uma fileira podem criar uma hélice de poliprolina , a estrutura secundária predominante no colágeno . A hidroxilação da prolina pela prolil hidroxilase (ou outras adições de substituintes que retiram elétrons, como o flúor ) aumenta significativamente a estabilidade conformacional do colágeno . Conseqüentemente, a hidroxilação da prolina é um processo bioquímico crítico para a manutenção do tecido conjuntivo de organismos superiores. Doenças graves, como o escorbuto, podem resultar de defeitos nessa hidroxilação, por exemplo, mutações na enzima prolil hidroxilase ou falta do cofator ascorbato (vitamina C) necessário .
Isomerização cis-trans
As ligações peptídicas à prolina e a outros aminoácidos N- substituídos (como a sarcosina ) são capazes de preencher os isômeros cis e trans . A maioria das ligações peptídicas adotam predominantemente o isômero trans (tipicamente 99,9% sob condições não tensionadas), principalmente porque o hidrogênio amida ( isômero trans ) oferece menos repulsão estérica ao átomo C α precedente do que o átomo C α seguinte ( isômero cis ). Em contraste, os isômeros cis e trans da ligação peptídica X-Pro (em que X representa qualquer aminoácido) sofrem choques estéricos com a substituição vizinha e têm uma diferença de energia muito menor. Portanto, a fração de ligações peptídicas X-Pro no isômero cis sob condições não tensionadas é significativamente elevada, com frações cis tipicamente na faixa de 3-10%. No entanto, esses valores dependem do aminoácido precedente, com Gly e resíduos aromáticos produzindo frações aumentadas do isômero cis . Frações cis de até 40% foram identificadas para ligações peptídicas Aromatic-Pro.
Do ponto de vista cinético, a isomerização da prolina cis - trans é um processo muito lento que pode impedir o progresso do enovelamento da proteína ao capturar um ou mais resíduos de prolina cruciais para o enovelamento no isômero não nativo, especialmente quando a proteína nativa requer o isômero cis . Isso ocorre porque os resíduos de prolina são sintetizados exclusivamente no ribossomo como a forma do isômero trans . Todos os organismos possuem enzimas prolil isomerase para catalisar essa isomerização, e algumas bactérias têm prolil isomerases especializadas associadas ao ribossomo. No entanto, nem todas as prolinas são essenciais para o enovelamento e o enovelamento da proteína pode prosseguir a uma taxa normal, apesar de terem conformadores não nativos de muitas ligações peptídicas X-Pro.
Usos
A prolina e seus derivados são freqüentemente usados como catalisadores assimétricos em reações de organocatálise de prolina . A redução de CBS e a condensação aldólica catalisada por prolina são exemplos proeminentes.
Na fabricação de cerveja, proteínas ricas em prolina combinam-se com polifenóis para produzir neblina (turbidez).
L- Proline é um osmoprotetor e, portanto, é usado em muitas aplicações farmacêuticas e biotecnológicas.
O meio de crescimento usado na cultura de tecidos de plantas pode ser suplementado com prolina. Isso pode aumentar o crescimento, talvez porque ajude a planta a tolerar o estresse da cultura de tecidos. Para o papel da prolina na resposta ao estresse das plantas, consulte § Atividade biológica .
Especialidades
A prolina é um dos dois aminoácidos que não acompanham o gráfico típico de Ramachandran , junto com a glicina . Devido à formação do anel conectado ao carbono beta, os ângulos ψ e φ sobre a ligação peptídica têm menos graus de rotação permitidos. Como resultado, é frequentemente encontrado em "voltas" de proteínas, pois sua entropia livre (ΔS) não é comparativamente grande em relação a outros aminoácidos e, portanto, em uma forma dobrada vs. não dobrada, a mudança na entropia é menor. Além disso, a prolina raramente é encontrada em estruturas α e β, pois reduziria a estabilidade de tais estruturas, porque sua cadeia lateral α-N pode formar apenas uma ligação de nitrogênio.
Além disso, a prolina é o único aminoácido que não forma uma cor vermelha / roxa quando desenvolvido por pulverização com ninidrina para uso em cromatografia . Em vez disso, a prolina produz uma cor laranja / amarela.
Síntese
A prolina racêmica pode ser sintetizada a partir de malonato dietílico e acrilonitrila :
Evolução
Vários estudos evolutivos independentes usando diferentes tipos de dados sugeriram que a prolina pertence a um grupo de aminoácidos que constituiu o código genético inicial. Por exemplo, regiões de baixa complexidade (em proteínas), que podem se assemelhar aos protopeptídeos do código genético inicial , são altamente enriquecidas em prolina.
Veja também
Referências
Leitura adicional
- Balbach, J .; Schmid, FX (2000), "Proline isomerization and its catalysis in protein fold", em Pain, RH (ed.), Mechanisms of Protein Folding (2ª ed.), Oxford University Press, pp. 212-49, ISBN 978-0-19-963788-1.
- Para uma visão científica completa dos distúrbios do metabolismo da prolina e da hidroxiprolina, pode-se consultar o capítulo 81 do OMMBID Charles Scriver , Beaudet, AL, Valle, D., Sly, WS, Vogelstein, B., Childs, B., Kinzler, KW ( Acessado em 2007). The Online Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease . Nova York: McGraw-Hill. - Resumos de 255 capítulos, texto completo em várias universidades. Também existe o blog OMMBID .