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L'acétylation des acides aminés est une forme importante de modification chimique qui implique le transfert de cofacteurs acétyles aux acides aminés de protéines ou d'autres biomolécules. Ce type de modification remplit de nombreuses fonctions biologiques dans les cellules, notamment la régulation de l’expression des gènes, la signalisation cellulaire et les voies métaboliques. L'une des acétylations d'acides aminés les plus courantes est l'acétylation de la lysine, qui régule la structure de la chromatine et la réplication de l'ADN par le biais de modifications des histones. De plus, l’acétylation des acides aminés est également étroitement liée à l’apoptose, au métabolisme des lipides, au métabolisme du glucose et au contrôle de la qualité des protéines. Ces dernières années, l’étude de l’acétylation des acides aminés est devenue un sujet brûlant dans le domaine de la biochimie et de la biologie moléculaire, qui devrait fournir de nouvelles idées et méthodes pour le traitement et la prévention des maladies humaines.
Avantages des acides aminés acétylés
Améliorer la stabilité :L'acétylation peut modifier l'activité et les propriétés physico-chimiques des molécules médicamenteuses, améliorant ainsi leur stabilité. Par exemple, les groupes amino présents dans certains acides aminés peuvent entraîner une instabilité du médicament, et la conversion de ces groupes amino en groupes acétyle par réaction d'acétylation peut améliorer la stabilité du médicament.
Améliorer la sécurité :L'acétylation peut réduire la toxicité de certains acides aminés, améliorant ainsi la sécurité du médicament.
Optimiser la pharmacocinétique et les propriétés d’absorption des médicaments :L'acétylation peut ajuster le cation ou l'anion dans la molécule médicamenteuse, optimisant ainsi la pharmacocinétique et les propriétés d'absorption du médicament.
Contexte et objectifs
Des variantes génétiques de NAT8, un gène codant pour l'acétyltransférase spécifique du foie et des reins, ont été associées au DFGe et à l'IRC dans les populations européennes. Des niveaux circulants plus élevés de deux métabolites associés au NAT8-, la N-δ-acétylornithine et la N-acétyl-1-méthylhistidine, ont été associés à un DFGe plus faible et à un risque plus élevé d'incident d'IRC dans la population noire. Nous avions pour objectif de développer des études antérieures pour étudier les associations entre rs13538, une variante faux-sens de NAT8, les acides aminés N-acétylés et l'insuffisance rénale dans plusieurs cohortes bien caractérisées.
Conception, cadre, participants et mesures
Nous avons effectué des analyses parmi les participants disposant de données génétiques et/ou métabolomiques sériques dans le cadre de l'étude African American Study of Kidney Disease and Hypertension (AASK ; n=962), de l'étude Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) (n=1050 ), et BioMe, un bioréférentiel lié aux dossiers de santé électroniques (n=680). Séparément, nous avons évalué les associations entre le rs13538, les acides aminés N-acétylés urinaires et l'insuffisance rénale chez les participants à l'étude allemande sur l'IRC (GCKD) (n=1624).
Résultats
Sur 31 acides aminés N-acétylés évalués, les taux circulants et urinaires de 14 étaient associés au rs13538 (P<0.05/31). Higher circulating levels of five of these N-acetylated amino acids, namely, N-δ-acetylornithine, N-acetyl-1-methylhistidine, N-acetyl-3-methylhistidine, N-acetylhistidine, and N2,N5-diacetylornithine, were associated with kidney failure, after adjustment for confounders and combining results in meta-analysis (combined hazard ratios per two-fold higher amino acid levels: 1.48, 1.44, 1.21, 1.65, and 1.41, respectively; 95% confidence intervals: 1.21 to 1.81, 1.22 to 1.70, 1.08 to 1.37, 1.29 to 2.10, and 1.17 to 1.71, respectively; all P values <0.05/14). None of the urinary levels of these N-acetylated amino acids were associated with kidney failure in the GCKD study.
Frozen serum samples from the baseline (G1) visit in AASK, at enrollment in BioMe, at visit 5 in the ARIC study, and urine specimens collected at enrollment in the GCKD study were sent to Metabolon, Inc (Morrisville, NC) for metabolomic profiling, as previously described. Briefly, experimental samples were analyzed using separate untargeted mass spectrometry platforms, which included reverse-phase ultraperformance liquid chromatography tandem mass spectrometry methods using positive ion mode electrospray ionization (ESI), reverse-phase ultraperformance liquid chromatography tandem mass spectrometry methods using negative ion mode ESI, and a hydrophilic interaction ultraperformance liquid chromatography tandem mass spectrometry method with negative ion mode ESI. Experimental features were matched to an in-house spectral and chromatographic library of authentic reference standards using a three-criteria match on retention time/index, mass-to-charge ratio, and chromatographic data (including tandem mass spectrometry spectral data). Metabolite levels were quantified using area under the curve of the mass spectrometry peaks after interday normalization. In quality control, serum samples missing >80% of metabolites were excluded. Metabolites were scaled to a median of 1, then log-transformed and scaled to ln, so that each unit change would indicate one-fold change in actual metabolite level. We removed outliers by removing any sample in which any principal component deviated by >5 SD et plafonné tout métabolite à 5 SD au-dessus de la moyenne. Aucun échantillon d'urine de l'étude GCKD n'a été retiré en raison d'absences ou de valeurs aberrantes. Les valeurs de GCKD ont été ajustées en fonction de la dilution de l'urine, comme décrit précédemment. Pour les besoins de cette étude, nous nous sommes concentrés sur 28 acides aminés N-acétylés et trois amines, à savoir la N-acétylcadavérine, la (N(1)+N(8))-acétylspermidine et la N-acétylputrescine, qui sont dérivées de l'acide aminé. acides.
La compréhension émergente de la nature super-complexe et hétérogène de la tumeur est bien soutenue par la reprogrammation métabolique, qui présente des avantages majeurs en termes de survie. La reprogrammation métabolique contribue à la réactivité et à la résistance de la tumeur à divers médicaments antitumoraux. Parmi les nombreuses adaptations réalisées par les cellules cancéreuses en réponse aux perturbations induites par les médicaments, les principales altérations métaboliques impliquant les acides aminés et les dérivés acétylés des acides aminés ont fait l'objet d'une attention particulière. Compte tenu de ces implications discutées, le ciblage des voies métaboliques associées au cancer, en particulier celles impliquant des acides aminés acétylés, apparaît comme une voie importante dans la poursuite de stratégies anticancéreuses combinatoires. En conséquence, l’introduction d’acides aminés acétylés mimétiques représente une nouvelle classe prometteuse d’inhibiteurs qui pourraient être utilisés parallèlement aux agents de chimiothérapie traditionnels.
Séparation des acides aminés acétylés
Les acides aminés acétylés (Nac-AA) sont séparés sous forme d'anions sur une phase stationnaire inversée d'une phase mobile contenant un sel d'ammonium quaternaire (R4N+) comme additif de phase mobile. Si le contre-anion accompagnant le R4N+ ou le sel de force ionique est un détecteur actif, les dérivés NAc-AA séparés peuvent être détectés par une stratégie de détection indirecte. Les variables influençant les séparations sont la structure de la chaîne latérale NAc-AA et les paramètres de la phase mobile tels que l'hydrophobie des groupes alkyle dans le sel R4N+, la concentration en sel R4N+, la force de l'éluant contre-anion, la concentration en contre-anion, la composition du solvant et le pH. La détection indirecte est influencée par ces mêmes paramètres de phase mobile ainsi que par les propriétés du contre-anion actif du détecteur. La limite de détection pour la détection photométrique indirecte à 287 nm à l'aide d'un sel de tétrapentylammonium avec un mélange de contre-anions disodique 1,5-naphtalènedisulfonate-benzoate de sodium était d'environ 70 pmol de NAc-AA en fonction de l'acide aminé injecté sous forme de {{16} }μ1 échantillon.
Les sels de fer (II) — 1,10-phénanthroline sont utilisés comme additifs de phase mobile pour la séparation et la détection photométrique indirecte (IPD) des dérivés d'acides aminés N-acétylés (N-Ac-AA) sur une phase stationnaire inversée. La concentration en phase mobile, le pH, la concentration en modificateur organique et le contre-anion affectent la rétention et l'IPD. Le disulfonate de disodium-1,5-naphtalène disulfonate et le benzoate de sodium en tant que contre-anions et anion tampon, respectivement, sont optimaux en raison de leur contribution à la force de l'éluant, au pH et à l'emplacement des pics de leur système. L'ordre de rétention des dérivés N-Ac-AA est influencé par la structure de la chaîne latérale de l'AA. Des mélanges d'AA peuvent également être séparés, détectés par IPD et déterminés après conversion des AA en dérivés N-Ac-AA par acétylation. La limite de détection dépend de la chaîne latérale AA. Pour N-Ac-Val et les dérivés de types similaires d'AA, la limite de détection était de 0,5 nmol pour une injection de 10-ul. Une limite de détection similaire a été trouvée pour Val lorsque l’étape d’acétylation était incluse dans la procédure.
Utilisation de l'acide N-acétylamino par l'aminoacylase rénale-1
L'aminoacylase de mammifère -1 (Acy1) participe à la dégradation des acides aminés N-acétylés lors du catabolisme des protéines intracellulaires. Acy1 est exprimé le plus abondamment dans l’épithélium tubulaire rénal. Dernièrement, un déficit en Acy1 a été identifié chez des enfants présentant une excrétion urinaire accrue de plusieurs acides N-acétylaminés. Nous rapportons ici les profils détaillés de spécificité des acides N-acétylamino pour Acy1 humain et porcin, basés sur des mesures cinétiques à l’état d’équilibre. Nous avons constaté que les cellules LLC-PK1, un modèle de l’épithélium tubulaire proximal du rein porcin, expriment de manière robuste Acy1. Pour la première fois, nous démontrons l'absorption et l'utilisation de la N-acteylleucine et de la -méthionine en remplacement de l'acide aminé libre, respectivement, dans des cellules épithéliales en culture. Nos données concordent avec le rôle spécifique du rein Acy1 dans la récupération des acides aminés provenant de la dégradation systémique des protéines N-acétylées.
Pendant de nombreuses années, les acides aminés canoniques et les acides aminés non canoniques (NCAA) ont joué un rôle important en tant que composants chiraux dans la synthèse organique et ont été utilisés dans la préparation de composés de grande valeur tels que les produits pharmaceutiques et agrochimiques. La chiralité inhérente du grand pool d’acides aminés naturels en a fait des synthons idéaux dans la construction de médicaments tels que les antibiotiques peptidiques. L’utilisation d’acides aminés naturels comme additifs alimentaires et aromatisants a également conduit à une forte augmentation de leur demande sur le marché, nombre d’entre eux étant produits par fermentation. Plus récemment, les NCAA, qui présentent une gamme de groupes fonctionnels (par exemple, anneaux alcynes et hétérocycliques) non présents dans le pool d'acides aminés protéinogènes, ont gagné en popularité en raison de leurs nouvelles propriétés. Les progrès récents en biologie moléculaire et en stratégies d’expansion du code génétique ont permis la conception de nouvelles enzymes avec un NCAA incorporé dans la structure à la position souhaitée. Ces biocatalyseurs modifiés sont conçus pour posséder une activité améliorée, être capables de lier des cofacteurs non naturels (par exemple des métalloenzymes artificielles) ou de subir un nouveau mécanisme. En outre, des produits biothérapeutiques améliorés tels que des conjugués anticorps-médicament, des vaccins et des peptides thérapeutiques, présentant une stabilité, une puissance et une sélectivité plus élevées, ont été développés en introduisant des NCAA dans leurs séquences.
Diverses stratégies chimiocatalytiques ont été rapportées pour la production d'acides aminés, mais la majorité des catalyseurs utilisés utilisent des complexes métalliques toxiques avec des ligands chiraux énantiopurs qui nécessitent également une synthèse en plusieurs étapes. Une approche alternative respectueuse de l'environnement, qui fait l'objet d'une attention croissante, implique l'utilisation de biocatalyseurs, qui se sont révélés extrêmement utiles pour la synthèse stéréosélective de petites molécules polaires. Une large gamme d'enzymes a été utilisée pour la préparation d'acides aminés, soit par synthèse asymétrique à partir d'un précurseur prochiral, soit par résolution d'un dérivé racémique (amides aminés, nitriles aminés, hydantoïnes, acides aminés N-protégés).
L'approche classique de résolution cinétique (KR) est limitée par un rendement maximum de 50 % à partir d'un mélange de départ racémique puisque les hydrolases sont soit l-sélectives, soit d-sélectives. Cependant, en couplant cette étape hydrolytique avec la racémisation in situ du substrat, catalysée par une racémase, une résolution cinétique dynamique (DKR) est obtenue, qui donne le produit l ou d souhaité avec une conversion théorique de 100 %. . Divers DKR biocatalytiques ont été développés pour la préparation d'acides aminés L et d. Cependant, l'un des procédés les plus populaires implique le couplage en un seul pot d'une racémase d'acide aminé N-acyl avec une aminoacylase.
L'origine et l'évolution des NAAAR ont été récemment rapportées dans une excellente revue. Par conséquent, la structure et le rôle de cette classe d’enzymes ne seront que brièvement décrits ici, car la définition du rôle de certains résidus et motifs structuraux est essentielle pour comprendre l’activité catalytique et la spécificité du substrat de ces racémases. Cependant, cette revue se concentrera principalement sur les applications biocatalytiques des NAAAR ; nous donnerons un aperçu des différentes stratégies utilisées pour développer des procédés DKR efficaces pour la synthèse d'acides aminés énantiopurs.
Wuhan Grand Hoyo Co., Ltd. a été créée sur la base de la Wuhan University Biotechnology Corporation, propriété de l'Université de Wuhan. En 2008, Wuhan Grand Hoyo Co., Ltd. a été créée sur la base de la Wuhan University Biotechnology Corporation, propriété de l'Université de Wuhan. En 2008, elle a été acquise par Grand Pharmaceutical (China) Group Co., Ltd. Aujourd'hui, Grand Pharmaceutical (Chine) Group Co., Ltd. et l'Université de Wuhan sont les deux principaux actionnaires.
Q : Qu’est-ce que l’acétylation des acides aminés ?
Q : Qu’est-ce que l’aminoacétylation ?
Q : Qu’est-ce que l’acétylation fait aux protéines ?
Q : Quels sont les effets de l’acétylation sur les acides aminés ?
Q : Quels acides aminés peuvent être acylés ?
Q : L’arginine peut-elle être acétylée ?
Q : Qu’est-ce que l’acétylation fait à la lysine ?
Q : Pourquoi l’acétylation de la lysine est-elle importante ?
Q : Le groupe amino peut-il être protégé par acétylation ?
Q : Quelle est la réaction d’acétylation dans le métabolisme ?
Q : Quel est le processus d’acétylation ?
Q : Quel acide aminé imite l’acétylation ?
Q : La lysine est-elle acétylée ?
Q : L’acétylation détache-t-elle l’ADN ?
Q : Quelle est la différence entre la méthylation et l’acétylation ?
Q : Pourquoi la lysine est-elle l’acide aminé le plus important ?
Q : Quels sont les trois types d’acétylation ?
Q : Quels acides aminés sont protégés par leur chaîne latérale ?
Q : Pourquoi les groupes aminés doivent-ils être protégés ?
Q : Quel acide aminé est le plus susceptible de se trouver dans le noyau d’une protéine ?
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