Материал: Сыровая А.О. и др Аминокислоты глазами химиков, фармацевтов, биологов. Т. 2

б-спиральной структуры [3]. В пептидном синтезе для защиты гидроксигруппы остатка оксипролина применяют бензильную и трет-бутильную группы;

химические реакции по атому N пространственно затруднены.

Биологические свойства аминокислот пролина и оксипролина.

L-Пролин заменимая аминокислота и содержится во всех природных белках. Особенно богаты им растительные белки – проламины (семенах злаков),

белки соединительной ткани (10-15% в коллагене), β-казеин и эластин (до 13%).

L-Пролин входит в состав инсулина, адрено-кортикотропного гормона,

грамицидина С и других биологически важных пептидов. D-Пролин входит в состав некоторых алкалоидов. Гидролиз пептидных связей, входящего в пептиды

L-пролина, катализируют ферменты пролиназа (связь по СО-группе) и пролидаза

(связь по NH-группе) [4- 7].

Оксипролин входит преимущественно в состав белков соединительной ткани – коллагена (до 13%), а также эластина; его остатки входят в состав токсичных пептидов бледной поганки – фаллоидина, α- и β-аманитинов.

Оксипролин, представленный в коллагене весьма большим числом остатков,

стабилизирует тройную спираль коллагена по отношению к действию протеаз.

Гидроксильные группы оксипролина в коллагене остаются незамещенными.

Оксипролин входит в состав некоторых белков (склеропротеины, кератины)

и также, как пролин, играет важную роль в организации вторичной структуры их молекул. Он накапливается в белке, который образуется при быстром росте тканей моркови в присутствии молока из кокосового ореха. Оксипролин встречается в белках значительно реже, чем пролин.

Оксипролин – аминокислота, присутствует, главным образом, в белках соединительных тканей, которые являются дешевым сырьем, употребление которого снижает качество колбас. Большинство законодательных требований в Европе ограничивает содержание этого вещества в колбасе.

76

Оксипролин в свободном состоянии был найден в сандаловом дереве и в кислотных гидролизаторах фаллоидина. В растениях найдены также бетаины оксипролина.

Пищевые источники. Пролин содержится в твороге, в хрящах животных, в

зернах злаков, яйцах. Наибольшее количество этой аминокислоты обнаруживается в мясных продуктах [1, 4-7].

Суточная потребность пролина - 5 г. [8].

Методы получения пролина

L-пролин впервые выделен из казеина в 1901 г. Э. Фишером. Мировое производство 100 т/год (1982) В.В.Баев.

Впервые L-оксипролин выделен в 1902 из желатина Э. Фишером; L-алло-О.

– из яда бледной поганки Т. Виландом в 1940; D-алло-О. – из антибиотика этамицина Дж. Шиханом в 1958 (D-О. из природных объектов не выделен).

Мировое производство L-оксипролина 50 т/год (1982) (В. В. Баев) [9-11]. L-оксипролин выделяют из кислых гидролизатов желатина путем

восстановления гидроксильной группы и превращения аминокислоты в пролин.

Лейксу и его сотрудникам удалось синтезировать оксипролин и получить четыре его стереоизомера (формулы I-IV).

Пролин активно синтезируется на заключительной стадии созревания винограда. Повышенное содержание пролина обнаружено в винограде,

выращенном при недостатке в почве бора и марганца, пониженное — при дефиците цинка и молибдена. Пролин – одна из основных аминокислот сусла и вина. В соке винограда может содержаться 50-800, в вине 50-750мг/дм3; в красных винах иногда встречается до 2000 мг/дм3. В составе белков вина найдено до 5%

пролина. Под влиянием ферментативных систем образуется из аспарагиновой кислоты гребней и кожицы винограда при дроблении. Пролин плохой источник азота для питания дрожжей; усваивается дрожжами в конце брожения (до 5%). В

небольшом количестве накапливается при выдержке вина на дрожжах. При

77

хересовании виноматериалов потребляется до 50% пролина. При биохимических окислениипролина с участием аскорбиновой кислоты образуется оксипролин,

который найден в вине в небольших количествах (до 7 мг/дм3) в свободном состоянии. Содержание пролина в вине служит основным показателем при распознавании фальсифицированных вин. Пролин и оксипролин дают желтую окраску винам [12].

Рацемический пролин может быть получен синтетически различными

методами и затем разделен на оптически активные формы.

Например, синтетический пролин может быть получен различными

способами, например, циклизацией б,д-дихлорвалерьяновой кислоты с NH3.

В организме человека синтезируется из глутаминовой кислоты через ее полуальдегид (OCHCH2CH2CHNH2COOH), который циклизуется в D1-пиролин-5-

карбоновую кислоту (отличается от пролина двойной связью в положении 1);

последняя восстанавливается в пролин.

Синтез пролина включает четырехэтапный процесс, начинающийся с глутамата и представляет реакции обратные его распаду. Одна молекула АТФ и две НФДФН + Н+ используются для образования 1 моль пролина. Это одна из важных реакций в обмене аминокислот, потому что это главный путь превращения свободного токсичного аммиака в нетоксичный глутамин для

переноса кровью.

Глутамин синтезируется из глутамата с помощью фермента глутаминсинтетазы, которая на первой стадии образует глутамилфосфат,

используя в качестве донора фосфата АТФ; глутамин образуется в результате нуклеофильного замещения фосфата катионом аммония в глутамилфосфате,

продуктами реакции являются глутамин и неорганический фосфат (рис.1).

78

COO _

Рис.1. Реакция образования глутамина из глутамата

3)на этом этапе глутамат восстанавливается до соответствующего

-полуальдегида;

4) потом происходит замыкание кольца, которое сопровождается дальнейшим восстановлением, в результате чего и образуется пролин.

Все пять углеродных атомов пролина происходят из глутаминовой кислоты.

Пролин представляет собой циклическое производное глутамата и образуется, как показано на рис. 2 [4, 5].

Рис.2 Биосинтез L-пролина

79

Глутаминовая кислота занимает важное место в промежуточном обмене таких аминокислот, как глутамин, пролин, аргинин и гистидин (рис.3).

Глутамат

а-кетоглутарат

Рис.3. Значение пролина в метаболизме глутаминовой кислоты.

Биосинтез пролина и оксипролина У млекопитающих и некоторых других организмов пролин образуется из

глутамата путем обращения реакций катаболизма пролина (Биосинтез аминокислот: метаболическая карта).

Оксипролин тоже получают из ацетиламиномалонового эфира.

Поскольку пролин служит предшественником оксипролина, то обе аминокислоты рассматривают как принадлежащие к глутаматному семейству аминокислот. Хотя в тканях млекопитающих встречаются как 3-, так и 4-

гидроксипролин, в последующем изложении речь будет идти исключительно о транс-4-гидроксипролине.

Биохимическая роль пролина. Пролин выполняет вспомогательные ГАМК

(γ-аминомасляная кислота) функции торможения ЦНС. Пролин стал основой для создания нейролептиков нового поколения запатентованных в России и США,

которые показаны при инсультах, болезни Дауна, умственной отсталости и

80