beta -methylamino -L -alanin - beta-Methylamino-L-alanine
|
|
| Jména | |
|---|---|
|
Preferovaný název IUPAC
( 2S ) -2-Amino-3- (methylamino) propanová kyselina |
|
| Ostatní jména
2-Amino-3-methylaminopropanová kyselina
|
|
| Identifikátory | |
|
3D model ( JSmol )
|
|
| ČEBI | |
| CHEMBL | |
| ChemSpider | |
| KEGG | |
| Pletivo | alfa-amino-beta-methylaminopropionát |
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Vlastnosti | |
| C 4 H 10 N 2 O 2 | |
| Molární hmotnost | 118,136 g · mol −1 |
| log P | −0,1 |
| Kyselost (p K a ) | 1,883 |
| Bazicita (p K b ) | 12,114 |
| Související sloučeniny | |
|
Příbuzné alkanoové kyseliny
|
|
|
Související sloučeniny
|
Dimethylacetamid |
|
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|
 ověřit ( co je ?)
  |
|
| Reference na infobox | |
β-methylamino- L -alanin nebo BMAA je neproteinogenní aminokyselina produkovaná sinicemi . BMAA je neurotoxin a jeho potenciální role v různých neurodegenerativních poruchách je předmětem vědeckého výzkumu.
Struktura a vlastnosti
BMAA je derivát z aminokyseliny alaninu s methylamino skupinu na postranním řetězci . Tato neproteinogenní aminokyselina je klasifikována jako polární báze .
Zdroje a detekce
BMAA je produkována sinicemi v mořském, sladkovodním a suchozemském prostředí. U kultivovaných sinic nefixujících dusík se produkce BMAA zvyšuje v médiu zbaveném dusíku. BMAA byla nalezena ve vodních organismech a v rostlinách se symbionty sinic, jako jsou některé lišejníky , plovoucí kapradina Azolla , listové řapíky tropické kvetoucí rostliny Gunnera , cykasy a také u zvířat, která jedí masitou pokrývku semen cykadu, včetně létání lišky .
V žraločích ploutvích jsou přítomny vysoké koncentrace BMAA. Protože je BMAA neurotoxin, může konzumace polévky ze žraločích ploutví a pilulek z chrupavky představovat zdravotní riziko. Toxin lze detekovat několika laboratorními metodami, včetně kapalinové chromatografie , vysoce účinné kapalinové chromatografie , hmotnostní spektrometrie , analyzátoru aminokyselin , kapilární elektroforézy a NMR spektroskopie .
Neurotoxicita
BMAA může u potkanů překročit hematoencefalickou bariéru . Trvá déle, než se dostane do mozku, než do jiných orgánů, ale jakmile je tam, je uvězněn v bílkovinách a vytváří rezervoár pro pomalé uvolňování v průběhu času.
Mechanismy
Ačkoli mechanismy, kterými BMAA způsobuje dysfunkci a smrt motorických neuronů, nejsou zcela známy, současný výzkum naznačuje, že existuje více mechanismů účinku. Akutně může BMAA působit jako excitotoxin na glutamátových receptorech, jako jsou NMDA , AMPA závislé na vápníku a kainátové receptory. Předpokládá se, že aktivace metabotropního glutamátového receptoru 5 indukuje oxidační stres v neuronu deplecí glutathionu .
BMAA může být chybně začleněna do rodících se proteinů místo L -serinu , což může způsobit nesprávné skládání a agregaci proteinů, což jsou oba znaky spletitých nemocí , včetně Alzheimerovy choroby , Parkinsonovy choroby , amyotrofické laterální sklerózy (ALS), progresivní supranukleární obrny (PSP) a Lewy tělesná nemoc . In vitro výzkum ukázal, že proteinová asociace BMAA může být inhibována v přítomnosti nadbytku L -serinu.
Efekty
Studie provedená v roce 2015 s kočkodany ( Chlorocebus sabaeus ) u Sv. Kryštofa, které jsou homozygotní pro gen apoE4 (stav, který je u lidí rizikovým faktorem Alzheimerovy choroby), zjistil, že u koček, kterým byla podávána BMAA, se orálně vyvinuly charakteristické znaky histopatologie Alzheimerovy choroby, včetně amyloidových beta plaků a akumulace neurofibrilárních spleti . Bylo zjištěno, že kočky ve studii krmené menšími dávkami BMAA mají korelační pokles těchto patologických rysů. Navíc u kočkodanů, kterým byl podáván BMAA se serinem, bylo zjištěno, že mají o 70% méně beta-amyloidních plaků a neurofibrilárních spleten než u těch, kterým byl podáván samotný BMAA, což naznačuje, že serin může chránit před neurotoxickými účinky BMAA.
Tento experiment představuje první in-vivo model Alzheimerovy choroby, který obsahuje jak beta-amyloidové plaky, tak hyperfosforylovaný tau protein. Tato studie také ukazuje, že BMAA, toxin z prostředí, může vyvolat neurodegenerativní onemocnění v důsledku interakce gen-prostředí.
Degenerativní pohybová onemocnění byla popsána u zvířat pasoucích se na druhu cycad , což vyvolává zájem o možné spojení mezi rostlinou a etiologií ALS/PDC. Následná laboratorní vyšetření odhalila přítomnost BMAA. BMAA vyvolala u makaků rhesus těžkou neurotoxicitu , včetně:
- atrofie končetinového svalu
- nereaktivní degenerace buněk předního rohu
- degenerace a částečná ztráta pyramidových neuronů v motorické kůry
- behaviorální dysfunkce
- deficity vedení v centrální motorické dráze
- neuropatologické změny motorické kůry Betzových buněk
Existují zprávy, že nízké koncentrace BMAA mohou selektivně zabíjet kultivované motorické neurony z míchy myší a produkovat reaktivní druhy kyslíku .
Vědci také zjistili, že novorozené krysy ošetřené BMAA vykazují progresivní neurodegeneraci v hippocampu, včetně intracelulárních fibrilárních inkluzí a zhoršené učení a paměť jako dospělí. Bylo hlášeno, že BMAA se vylučuje do mateřského mléka hlodavců a následně se přenáší na kojence, což naznačuje, že jinými možnými způsoby expozice mohou být matky a kravské mléko.
Lidské případy
Chronická dietní expozice BMAA je nyní považována za příčinu komplexu amyotrofické laterální sklerózy / parkinsonismu - demence (ALS / PDC), který měl extrémně vysoký výskyt mezi Chamorro lidmi z Guamu . Chamorro nazývají podmínku lytico-bodig . V 50. letech byl poměr prevalence ALS/PDC a úmrtnost obyvatel Chamorro z Guamu a Rota 50–100krát vyšší než v rozvinutých zemích, včetně USA. Pro tuto chorobu nebyly nalezeny žádné prokazatelné dědičné nebo virové faktory a následný pokles ALS/PDC po roce 1963 na Guamu vedl k hledání odpovědných environmentálních činitelů. Používání mouky vyrobené ze semene cycad ( Cycas micronesica ) v tradičních potravinách se snížilo, protože tato rostlina byla vzácnější a populace Chamorro se po druhé světové válce více amerikanizovala. Cykasy ukrývají ve specializovaných kořenech symbiotické sinice rodu Nostoc, které tlačí vzhůru listovým odpadkem do světla; tyto sinice produkují BMAA.
Kromě přímého konzumace tradičních potravin z cykádové mouky mohou lidé BMAA přijímat i prostřednictvím biomagnifikace . Létající lišky , lahůdka Chamorro , se krmí na masité pokrývce semen cycad a koncentrují toxin v jejich tělech. Dvacet čtyři exemplářů létajících lišek z muzejních sbírek bylo testováno na BMAA, který byl ve velkých koncentracích nalezen u létajících lišek z Guamu. V současné době existují studie zkoumající biomagnifikaci BMAA v mořských a ústí řek a její možný dopad na lidské zdraví mimo Guam.
Studie na lidské mozkové tkáni ALS/PDC, ALS, Alzheimerova choroba , Parkinsonova choroba, Huntingtonova choroba a neurologické kontroly ukázaly, že BMAA je přítomna u negeneticky progresivního neurodegenerativního onemocnění, ale nikoli u kontrol nebo geneticky podmíněné Huntingtonovy choroby.
V současné době probíhá výzkum role BMAA jako environmentálního faktoru u neurodegenerativních onemocnění.
Klinické testy
Bezpečné a účinné způsoby léčby pacientů s ALS L- serinem, u kterého bylo zjištěno, že chrání primáty mimo člověka před neurodegenerací vyvolanou BMAA, byly cílem klinických studií prováděných Phoenix Neurological Associates a klinikou Forbes/Norris ALS/MND a sponzorované Institutem pro etnomedicinu.
Viz také
- Kyselina oxalyldiaminopropionová , příbuzný toxin
- Paul Alan Cox , obvykle identifikovaný jako PA Cox mezi výzkumníky ve vědeckých publikacích