L-Alanine (Ph. Eur., USP) pure, pharma grade

Comments

L'alanine (symbole Ala ou A), ou α-alanine, est un acide α-aminé utilisé dans la biosynthèse des protéines. Il contient un groupe amine et un groupe acide carboxylique, tous deux attachés à l'atome de carbone central qui porte également une chaîne latérale de groupe méthyle. Par conséquent, son nom systématique IUPAC est l'acide 2-aminopropanoïque et il est classé comme un acide α-aminé aliphatique non polaire. Dans des conditions biologiques, il existe sous sa forme zwitterionique avec son groupe amine protoné (comme −NH3+) et son groupe carboxyle déprotoné (comme −CO2−). Il n'est pas essentiel pour l'homme car il peut être synthétisé par voie métabolique et n'a pas besoin d'être présent dans l'alimentation. Il est codé par tous les codons commençant par GC (GCU, GCC, GCA et GCG).

L'isomère L de l'alanine (gaucher) est celui qui est incorporé dans les protéines. La L-alanine est la deuxième après la leucine en termes de taux d'occurrence, représentant 7,8% de la structure primaire dans un échantillon de 1 150 protéines. La forme droite, la D-alanine, est présente dans les polypeptides de certaines parois cellulaires bactériennes : 131  et dans certains antibiotiques peptidiques, et est présente dans les tissus de nombreux crustacés et mollusques sous forme d'osmolyte.

Histoire et étymologie

L'alanine a été synthétisée pour la première fois en 1850 lorsque Adolph Strecker a combiné l'acétaldéhyde et l'ammoniac avec du cyanure d'hydrogène. L'acide aminé a été nommé Alanin en allemand, en référence à l'aldéhyde, avec l'infixe -an- pour faciliter la prononciation, la terminaison allemande -in utilisée dans les composés chimiques étant analogue à l'anglais -ine.

structure
L'alanine est un acide aminé aliphatique, car la chaîne latérale reliée à l'atome de carbone α est un groupe méthyle (-CH3) ; l'alanine est l'acide α-aminé le plus simple après la glycine. La chaîne latérale méthyle de l'alanine est non réactive et n'est donc presque jamais directement impliquée dans la fonction protéique. L'alanine est un acide aminé non essentiel, ce qui signifie qu'elle peut être fabriquée par le corps humain et qu'elle n'a pas besoin d'être obtenue par l'alimentation. L'alanine se trouve dans une grande variété d'aliments, mais est particulièrement concentrée dans les viandes.
Sources
biosynthèse

L'alanine peut être synthétisée à partir de pyruvate et d'acides aminés à chaîne ramifiée tels que la valine, la leucine et l'isoleucine.

L'alanine est produite par amination réductrice du pyruvate, un processus en deux étapes. Dans la première étape, l'α-cétoglutarate, l'ammoniac et le NADH sont convertis par la glutamate déshydrogénase en glutamate, NAD+ et eau. Dans la deuxième étape, le groupe amino du glutamate nouvellement formé est transféré au pyruvate par une enzyme aminotransférase, régénérant l'α-cétoglutarate et convertissant le pyruvate en alanine. Le résultat net est que le pyruvate et l'ammoniac sont convertis en alanine, consommant un équivalent réducteur. Parce que les réactions de transamination sont facilement réversibles et que le pyruvate est présent dans toutes les cellules, l'alanine peut être facilement formée et a donc des liens étroits avec les voies métaboliques telles que la glycolyse, la gluconéogenèse et le cycle de l'acide citrique.

Synthèse chimique
La L-Alanine est produite industriellement par décarboxylation du L-aspartate par l'action de l'aspartate 4-décarboxylase. Les voies de fermentation vers la L-alanine sont compliquées par l'alanine racémase.

L'alanine racémique peut être préparée par condensation d'acétaldéhyde avec du chlorure d'ammonium en présence de cyanure de sodium par la réaction de Strecker, ou par ammonolyse de l'acide 2-bromopropanoïque.

dégradation
L'alanine est décomposée par désamination oxydative, la réaction inverse de la réaction d'amination réductrice décrite ci-dessus, catalysée par les mêmes enzymes. La direction du processus est largement contrôlée par la concentration relative des substrats et des produits des réactions impliquées.

Hypothèse du monde alanine
L'alanine est l'un des vingt acides α-aminés canoniques utilisés comme blocs de construction (monomères) pour la biosynthèse des protéines médiée par les ribosomes. On pense que l'alanine est l'un des premiers acides aminés à être inclus dans le répertoire standard du code génétique. Sur la base de ce fait, l'hypothèse "Alanine World" a été proposée. Cette hypothèse explique le choix évolutif des acides aminés dans le répertoire du code génétique d'un point de vue chimique. Dans ce modèle, la sélection de monomères (c'est-à-dire d'acides aminés) pour la synthèse des protéines ribosomales est plutôt limitée aux dérivés d'alanine qui conviennent à la construction d'éléments structurels secondaires en hélice a ou en feuille ß. Les structures secondaires dominantes dans la vie telle que nous la connaissons sont les hélices α et les feuillets β et la plupart des acides aminés canoniques peuvent être considérés comme des dérivés chimiques de l'alanine. Par conséquent, la plupart des acides aminés canoniques des protéines peuvent être échangés avec Ala par des mutations ponctuelles tandis que la structure secondaire reste intacte. Le fait que Ala imite les préférences de structure secondaire de la majorité des acides aminés codés est pratiquement exploité dans la mutagenèse à balayage d'alanine. En outre, la cristallographie classique aux rayons X utilise souvent le modèle de squelette polyalanine pour déterminer les structures tridimensionnelles des protéines à l'aide du remplacement moléculaire - une méthode de phasage basée sur un modèle.

Fonction physiologique
Cycle glucose-alanine

Chez les mammifères, l'alanine joue un rôle clé dans le cycle glucose-alanine entre les tissus et le foie. Dans les muscles et autres tissus qui dégradent les acides aminés comme carburant, les groupes amino sont collectés sous forme de glutamate par transamination. Le glutamate peut alors transférer son groupe amino au pyruvate, un produit de la glycolyse musculaire, par l'action de l'alanine aminotransférase, formant l'alanine et l'α-cétoglutarate. L'alanine pénètre dans la circulation sanguine et est transportée vers le foie. La réaction de l'alanine aminotransférase se déroule en sens inverse dans le foie, où le pyruvate régénéré est utilisé dans la gluconéogenèse, formant du glucose qui retourne aux muscles par le système circulatoire. Le glutamate dans le foie pénètre dans les mitochondries et est décomposé par la glutamate déshydrogénase en α-cétoglutarate et en ammonium, qui à son tour participe au cycle de l'urée pour former de l'urée qui est excrétée par les reins.

Le cycle glucose-alanine permet d'éliminer le pyruvate et le glutamate du muscle et de les transporter en toute sécurité vers le foie. Une fois sur place, le pyruvate est utilisé pour régénérer le glucose, après quoi le glucose retourne dans le muscle pour être métabolisé en énergie : cela déplace la charge énergétique de la gluconéogenèse vers le foie au lieu du muscle, et tout l'ATP disponible dans le muscle peut être consacré au muscle. contraction. C'est une voie catabolique qui repose sur la dégradation des protéines dans le tissu musculaire. On ne sait pas si et dans quelle mesure il se produit chez les non-mammifères.
Lien avec le diabète

Les altérations du cycle de l'alanine qui augmentent les taux sériques d'alanine aminotransférase (ALT) sont liées au développement du diabète de type II.

Propriétés chimiques
L'alanine est utile dans les expériences de perte de fonction par rapport à la phosphorylation. Certaines techniques consistent à créer une bibliothèque de gènes, dont chacun possède une mutation ponctuelle à une position différente dans la zone d'intérêt, parfois même à chaque position dans l'ensemble du gène : c'est ce qu'on appelle la "mutagenèse par balayage". La méthode la plus simple, et la première à avoir été utilisée, est le balayage dit à l'alanine, où chaque position est à son tour mutée en alanine.

L'hydrogénation de l'alanine donne l'alaninol, un alcool aminé, qui est un bloc de construction chiral utile.
Radicaux libres

La désamination d'une molécule d'alanine produit le radical libre CH3C•HCO2−. La désamination peut être induite dans l'alanine solide ou aqueuse par un rayonnement qui provoque un clivage homolytique de la liaison carbone-azote.

Cette propriété de l'alanine est utilisée dans les mesures dosimétriques en radiothérapie. Lorsque l'alanine normale est irradiée, le rayonnement transforme certaines molécules d'alanine en radicaux libres et, comme ces radicaux sont stables, la teneur en radicaux libres peut ensuite être mesurée par résonance paramagnétique électronique afin de déterminer la quantité de rayonnement à laquelle l'alanine a été exposée. . . Ceci est considéré comme une mesure biologiquement pertinente de la quantité de dommages causés par les rayonnements que les tissus vivants subiraient sous la même exposition aux rayonnements.
Les plans de traitement de radiothérapie peuvent être délivrés en mode test aux pastilles d'alanine, qui peuvent ensuite être mesurées pour vérifier que le schéma de dose de rayonnement prévu est correctement délivré par le système de traitement.