Ацетилированные аминокислоты

Предыстория и цели
Генетические варианты NAT8, гена, специфичного для печени и почек, кодирующего ацетилтрансферазу, были связаны с рСКФ и ХБП в европейских популяциях. Более высокие уровни циркулирующих двух метаболитов, связанных с NAT8-, N-δ-ацетилорнитина и N-ацетил-1-метилгистидина, были связаны с более низкой рСКФ и более высоким риском возникновения ХБП у чернокожего населения. Мы стремились расширить предыдущие исследования, чтобы изучить связь между rs13538, миссенс-вариантом NAT8, N-ацетилированными аминокислотами и почечной недостаточностью в нескольких хорошо изученных когортах.
Дизайн, обстановка, участники и измерения
Мы провели анализ среди участников с генетическими и/или метаболомическими данными сыворотки в Афроамериканском исследовании заболеваний почек и гипертонии (AASK; n=962), исследовании риска атеросклероза в сообществах (ARIC) (n=1050). ) и BioMe, биорепозиторий, связанный с электронными медицинскими картами (n=680). Отдельно мы оценили связь между rs13538, N-ацетилированными аминокислотами в моче и почечной недостаточностью у участников немецкого исследования ХБП (GCKD) (n=1624).
Полученные результаты
Из 31 оцененной N-ацетилированной аминокислоты уровни 14 в крови и моче были связаны с 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.

В течение многих лет канонические и неканонические аминокислоты (NCAA) играли важную роль в качестве хиральных строительных блоков в органическом синтезе и использовались при получении ценных соединений, таких как фармацевтические препараты и агрохимикаты. Присущая большому пулу природных аминокислот хиральность сделала их идеальными синтонами для создания лекарств, таких как пептидные антибиотики. Использование натуральных аминокислот в качестве пищевых и вкусовых добавок также привело к значительному увеличению их рыночного спроса, поскольку многие из них производятся путем ферментации. В последнее время популярность NCAA, которые имеют ряд функциональных групп (например, алкиновые и гетероциклические кольца), отсутствующих в пуле протеиногенных аминокислот, возросла благодаря их новым свойствам. Последние достижения в области молекулярной биологии и стратегии расширения генетического кода позволили разработать новые ферменты с NCAA, включенным в структуру в желаемом положении. Эти инженерные биокатализаторы обладают повышенной активностью, способны связывать неприродные кофакторы (например, искусственные металлоферменты) или подвергаться новому механизму. Кроме того, путем введения NCAA в их последовательности были разработаны улучшенные биотерапевтические средства, такие как конъюгаты антитело-лекарственное средство, вакцины и терапевтические пептиды, с более высокой стабильностью, эффективностью и селективностью.
Сообщалось о различных хемокаталитических стратегиях производства аминокислот, но в большинстве используемых катализаторов используются комплексы токсичных металлов с энантиочистыми хиральными лигандами, которые также требуют многостадийного синтеза. Альтернативный экологически безопасный подход, которому уделяется повышенное внимание, предполагает использование биокатализаторов, которые, как было доказано, чрезвычайно полезны для стереоселективного синтеза малых полярных молекул. Для получения аминокислот использовался широкий спектр ферментов либо посредством асимметричного синтеза из прохирального предшественника, либо путем разделения рацемического производного (аминоамиды, аминонитрилы, гидантоины, N-защищенные аминокислоты).
Классический подход кинетического разрешения (KR) ограничен максимальным выходом 50% из рацемической исходной смеси, поскольку гидролазы являются либо l-селективными, либо d-селективными. Однако путем сочетания этой гидролитической стадии с рацемизацией субстрата in situ, катализируемой рацемазой, достигается динамическое кинетическое разрешение (DKR), которое дает желаемый l-продукт или d-продукт с теоретической конверсией 100%. . Различные биокаталитические DKR были разработаны для получения как L, так и d-аминокислот, однако один из наиболее популярных процессов включает в себя сочетание в одном сосуде рацемазы N-ациламинокислоты с аминоацилазой.
Происхождение и эволюция NAAAR недавно были описаны в превосходном обзоре. Поэтому структура и роль этого класса ферментов будут описаны здесь лишь кратко, поскольку определение роли определенных остатков и структурных мотивов является ключом к пониманию каталитической активности и субстратной специфичности этих рацемаз. Однако основное внимание в этом обзоре будет уделено биокаталитическим применениям NAAAR; мы дадим обзор различных стратегий, используемых для разработки эффективных процессов DKR для синтеза энантиочистых аминокислот.