天冬酰胺
名称与基本信息编辑本段
天冬酰胺(Asparagine,简写Asn,一字母N) 是一种中性极性α-氨基酸,属于20种标准蛋白氨基酸之一。它是 天冬氨酸(Aspartate,Asp) 的酰胺化衍生物,即在侧链羧基上接入一个氨基(–NH₂),分子式为 C₄H₈N₂O₃,分子量为 132.12 g/mol。 ADSFAEQWER353423413434
其侧链结构为 –CH₂–CONH₂,属亲水性、非带电基团,在蛋白质结构中常位于表面并参与氢键。
生物合成与代谢编辑本段
合成
在动物和植物体内,天冬酰胺是由 天冬氨酸(Asp) 与 谷氨酰胺(Glutamine,Gln) 经酰胺转移作用合成的: ADFASDFAF23RQ23R
Aspartate + Glutamine + ATP → Asparagine + Glutamate + AMP + PPi
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此反应由 天冬酰胺合成酶(Asparagine synthetase,ASNS) 催化,ATP提供能量。 ADSFAEQWER353423413434
分解
在哺乳动物中,天冬酰胺可被天冬酰胺酶(Asparaginase)水解为 天冬氨酸 与 氨(NH₃)。此反应在某些抗癌治疗中尤为重要。 ADSFAEQWER353423413434
生理功能编辑本段
蛋白质组成
天冬酰胺作为标准氨基酸广泛存在于所有生物蛋白中,在结构域中常参与形成氢键网络并稳定二级结构,尤其在 β-折叠中显著。
氮代谢中间体
天冬酰胺是氮运输与储存的重要形式之一,尤其在植物体内,扮演着氮素从叶片转运至生殖器官的角色。 ADFASDFAF23RQ23R
神经功能
虽然不像谷氨酸或天冬氨酸那样直接作为神经递质,天冬酰胺参与中枢神经系统的氨基酸代谢调控,并影响谷氨酰胺-谷氨酸循环。 ADSFAEQWER353423413434
医学与疾病相关性编辑本段
急性淋巴细胞白血病(ALL)治疗
某些白血病细胞无法合成天冬酰胺,必须从外界摄取。因此可使用细菌来源的 天冬酰胺酶(L-asparaginase) 降解血中Asn,诱导白血病细胞死亡。这类药物如: ADSFAEQWER353423413434
- Elspar(大肠杆菌来源)
- Erwinase(Erwinia来源)
是ALL化疗的重要组成部分。
天冬酰胺合成酶缺陷(ASNS deficiency)
由于 ASNS基因突变 导致脑部发育异常,包括 小头畸形、癫痫、智力发育障碍,属于罕见常染色体隐性代谢病(1)。 ADFASDFAF23RQ23R
癌症代谢依赖
部分癌细胞对Asn依赖性高,研究发现限制Asn供应可抑制乳腺癌和黑色素瘤的转移潜能(2),成为潜在代谢靶点。 ADSFAEQWER353423413434
其他研究与应用编辑本段
蛋白质糖基化
Asn是 N-连接糖基化(N-linked glycosylation) 的关键位点,序列要求为 Asn-X-Ser/Thr(其中X≠Pro),该修饰对蛋白质折叠、稳定性与分泌功能至关重要。
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烹饪与食品安全
高温加工中Asn与还原糖发生 美拉德反应(Maillard reaction),可生成 丙烯酰胺(Acrylamide),这是一种潜在致癌物,常见于炸薯条、咖啡、烘焙类食品中(3)。
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参考资料编辑本段
- Ruzzo, E. K. et al. (2013). Deficiency of asparagine synthetase causes congenital microcephaly and severe developmental delay. Nature Genetics, 45(2), 124–128.
- Knott, S. R. V. et al. (2018). Asparagine bioavailability governs metastasis in a model of breast cancer. Nature, 554(7690), 378–382.
- Mottram, D. S. et al. (2002). Acrylamide is formed in the Maillard reaction. Nature, 419(6906), 448–449.
- Ozturk, S. S. et al. (1992). Effects of medium composition on asparagine utilization and asparaginase production by Escherichia coli. Biotechnology and Bioengineering, 40(9), 989–996.
- Zhang, Y. et al. (2020). Asparagine synthetase: a new target for cancer therapy. Chinese Journal of Cancer Research, 32(3), 366–375.
- 王镜岩, 朱圣庚, 徐长法. (2002). 生物化学(第三版). 高等教育出版社.
- Lomelino, C. L. et al. (2017). Asparagine synthetase: function, structure, and role in disease. Journal of Biological Chemistry, 292(19), 7812–7823.
- 陈惠黎. (2005). 糖基化与疾病. 复旦大学出版社.
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