リジン：特性、構造、機能、生合成 - 生物学 - 2025

リジン（Lysで、K）または-diaminocaproicε酸が、作る22個のアミノ酸の一つであるアップ生物のヒトへのタンパク質は、考えられているために、それは生合成のための経路を有していないため、必須です。

1889年にドレクセルによってカゼイノーゲンの加水分解（分解）の産物として発見されました。数年後、フィッシャー、ジークフリート、ヘディンは、これがゼラチン、卵アルブミン、コングルチン、フィブリン、その他のタンパク質などのタンパク質の一部でもあると判断しました。

アミノ酸リジンの化学構造（出典：Borb、Wikimedia Commons経由）

その発生は後に発芽実生および試験されたほとんどの植物性タンパク質で実証され、すべての細胞性タンパク質の一般的な構成要素としてのその量が決定された。

それは穀物が豊富な食事における主要な「制限」アミノ酸の1つと考えられており、このため、世界のさまざまな未発達の人々が消費するタンパク質含有量の質に影響を与えると考えられています。

いくつかの研究では、リジンの摂取が、体のエネルギー代謝に重要な影響を与えるホルモンであるインスリンとグルカゴンの生成と放出を促進することが判明しています。

特徴

リジンは正に帯電したα-アミノ酸であり、分子量は146 g / molであり、その側鎖（R）の解離定数の値は10.53です。これは、生理学的pHで、その置換基のアミノ基がそれは完全にイオン化され、アミノ酸に正の正電荷を与えます。

さまざまな種類の生物のタンパク質でのその発生率は6％に近く、さまざまな著者は、リジンは組織の成長と適切な修復に不可欠であると考えています。

細胞には、さまざまな生理学的機能を果たす大量のリジン誘導体があります。これらの中には、ヒドロキシリジン、メチルリジンなどがあります。

それはケトン生成アミノ酸であり、その代謝は、アセチルCoAなどの分子の形成経路の中間基質の炭素骨格を生成し、その後肝臓でケトン体が形成されることを意味します。

他の必須アミノ酸とは異なり、これは糖原性アミノ酸ではありません。言い換えれば、その分解は、グルコース生成経路中間体の生成で終わらない。

構造

リジンは塩基性アミノ酸のグループに分類され、その側鎖には正電荷を持つイオン化可能なグループがあります。

その側鎖またはR基は、脂肪族鎖のε位の炭素原子に結合した2番目の1次アミノ基を持っているため、その名前は「ε-アミノカプロン酸」です。

分子式（-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 +）を特徴とする、α炭素原子に水素原子、アミノ基、カルボキシル基、R側鎖が結合しています。

側鎖には3つのメチレン基があり、リシン分子は生理的pHで正に帯電したアミノ基を持っていますが、このR基は強い疎水性特性を持っているため、タンパク質構造にしばしば「埋もれ」ます。 、ε-アミノ基のみを除外。

リジンの側鎖のアミノ基は反応性が高く、一般に酵素活性を持つ多くのタンパク質の活性中心に関与しています。

特徴

リジンは必須アミノ酸であるため、特に人間や他の動物では微量栄養素としての複数の機能を果たしますが、細菌、酵母、植物、藻などのさまざまな生物の代謝産物でもあります。

その側鎖の特性、特に炭化水素鎖に結合している水素結合を形成できるε-アミノ基の特性は、さまざまな種類の酵素の触媒反応に参加させる特別な特性を与えます。

筋肉の正常な成長とリモデリングには非常に重要です。さらに、脂肪酸をミトコンドリアに輸送してエネルギーを生成する役割を担う、肝臓、脳、腎臓で合成される化合物であるカルニチンの前駆体分子です。

このアミノ酸は、人体の結合組織系の重要なタンパク質であるコラーゲンの合成と形成にも必要であるため、皮膚や骨の構造の維持に貢献しています。

それは実験的に認められた機能を持っています：

-ストレスの多い刺激、細菌性およびウイルス性病原体による汚染などに対する腸の保護

-慢性不安の症状を軽減する

-低品質の食事で育った幼児の成長を促進する

生合成

人間や他の哺乳動物は生体内でアミノ酸リジンを合成することができません。そのため、彼らは食物と一緒に摂取された動植物のタンパク質からそれを取得しなければなりません。

リジン生合成の2つの異なる経路が自然界で進化しました。1つは「低」の細菌、植物、真菌によって使用され、もう1つはミドリムシと「高」の真菌によって使用されます。

植物、下部菌類および細菌におけるリジン生合成

これらの生物では、リジンはピルビン酸とアスパラギン酸セミアルデヒドから始まる7段階のルートでジアミノピメリン酸から得られます。細菌の場合、たとえば、このルートには、（1）タンパク質合成、（2）ジアミノピメリン酸合成、および（3）ペプチドグリカン細胞壁で使用されるリジン合成を目的としたリジンの生産が含まれます。

アスパラギン酸は、この経路を提示する生物において、リジンを生じるだけでなく、メチオニンおよびスレオニンの産生ももたらします。

この経路は、リジン生産用のアスパラギン酸セミアルデヒドと、スレオニンおよびメチオニンの前駆体であるホモセリンに分岐します。

高等およびユーグレナ菌におけるリジン生合成

高等真菌およびユーグレナ微生物における新規のリジン合成は、バクテリアや植物とは異なる方法で何度も変換される中間体のL-α-アミノアジピン酸を介して行われます。

ルートは、7つの遊離中間体を含む8つの酵素ステップで構成されています。経路の前半はミトコンドリアで起こり、α-アミノアジピン酸の合成を実現します。α-アミノアジペートからL-リジンへの変換は、サイトゾルの後半で起こります。

-ルートの最初のステップは、ホモクエン酸を生成する酵素ホモクエン酸シンターゼによるα-ケトグルタル酸とアセチル-CoA分子の縮合から成ります。

-ホモサイクリック酸はcis-ホモアコニット酸に脱水され、ホモアコニターゼ酵素によってホモイソクエン酸に変換されます。

-ホモイソクエン酸はホモイソクエン酸デヒドロゲナーゼによって酸化され、それによって一時的なオキソグルタル酸の形成が達成され、二酸化炭素（CO2）の分子を失い、最終的にはα-カトアジピン酸になります。

-この最後の化合物は、L-α-アミノアジピン酸を生成する酵素アミノアジピン酸アミノトランスフェラーゼの作用により、グルタミン酸依存プロセスによってアミノ基転移されます。

-ATPとNADPHを必要とする反応であるアミノアジピン酸還元酵素の作用により、L-α-アミノアジピン酸の側鎖が還元され、L-α-アミノアジピン酸-δ-セミアルデヒド酸が形成されます。

-スクロピン還元酵素は、L-α-アミノアジピン酸-δ-セミアルデヒドとL-グルタミン酸の分子との縮合を触媒します。続いてイミノが還元され、スクロピンが得られます。

-最後に、サッカロピンのグルタミン酸部分の炭素-窒素結合は、酵素サッカロピンデヒドロゲナーゼによって「切断」され、L-リジンとα-ケトグルタル酸が最終生成物として生成されます。

リジンの代替品

成長期にラットで行われた実験的テストと分析により、ε-N-アセチル-リジンがリジンの代わりに子孫の成長をサポートできることを解明することができました。これは、酵素の存在のおかげで：ε-リジンアシラーゼ。

この酵素は、ε-N-アセチル-リジンの加水分解を触媒してリジンを生成し、非常に迅速かつ大量に生成します。

劣化

すべての哺乳動物種で、リジン分解の最初のステップは、リジンとα-オキソグルタル酸をサッカロピンに変換できる酵素であるリジン-2-オキソグルタル酸レダクターゼによって触媒されます。それらの存在は60年代の終わりに示された。

サクロピンは、酵素サッカロピンデヒドロゲナーゼの作用により、α-アミノアジピン酸δ-セミアルデヒドとグルタミン酸に変換されます。別の酵素も基質としてサクロピンを使用して、それを加水分解してリジンおよびα-オキソグルタル酸に再び変えることができ、これはサッカロピンオキシドレダクターゼとして知られている。

リジンの分解における主要な代謝中間体の1つであるサクロピンは、生理学的条件下で非常に高い代謝回転率を示します。そのため、体液や組織に蓄積せず、高い活性が認められています。サッカロピン

しかし、リジンの代謝に関与する酵素の量と活性は、固有の変動と特定の制御または調節メカニズムがあるため、特定の各種のさまざまな遺伝的側面に大きく依存します。

「サカロピヌリア」

リジン、シトルリン、ヒスチジンなどのアミノ酸の尿中の大量の喪失に関連する病的状態があり、これは「サッカロピヌリア」として知られています。スクロピンはリジン代謝のアミノ酸誘導体であり、「サクロピン尿症」患者の尿に含まれる3つのアミノ酸と一緒に排泄されます。

スクロピンは最初にビール酵母で発見され、これらの微生物のリジンの前駆体です。他の真核生物では、この化合物は肝細胞のミトコンドリアにおけるリジンの分解中に生成されます。

リジンが豊富な食品

リジンは食事で消費される食品から得られ、平均的な成人の人間は1日あたり少なくとも0.8 gを必要とします。特に牛肉、羊肉、鶏肉などの赤身肉に多く含まれています。

マグロやサーモンなどの魚や、カキ、エビ、ムール貝などの魚介類に含まれています。また、乳製品およびその誘導体の構成タンパク質にも含まれています。

植物性食品では、ジャガイモ、ピーマン、ネギに含まれています。また、アボカド、桃、梨にも含まれています。インゲンマメ、ひよこ豆、大豆などのマメ科植物; カボチャの種、マカダミアナッツ、カシュー（メリー、カシューなど）。

その摂取の利点

このアミノ酸は、多くの栄養補助食品処方薬に含まれています。つまり、天然化合物、特に植物から単離されています。

それは抗けいれん薬として使用され、また免疫系が落ち込んだり水疱として「弱まった」ときに、通常ストレスの時に現れる単純ヘルペスウイルス1型（HSV-1）の複製を阻害するのに効果的であることが示されています。または唇のヘルペス。

ヘルペスの治療のためのLリジンサプリメントの有効性は、HSV-1の増殖に必要な別のタンパク質アミノ酸であるアルギニンを「競合」または「ブロック」するという事実によるものです。

「ストレスホルモン」であるコルチゾールのレベルの低下に関与するだけでなく、さまざまなストレス刺激への応答に関与する受容体を遮断するのに役立つため、リジンには抗不安作用もあることがわかっています。

いくつかの研究は、とりわけ、癌性腫瘍の成長の抑制、目の健康、血圧の制御に有用である可能性があることを示しています。

動物で

ネコ科のヘルペスウイルスI感染症を治療するための一般的な戦略は、リジンの補給です。しかし、いくつかの科学出版物は、このアミノ酸はネコ科動物では抗ウイルス特性を持たず、アルギニンの濃度を下げることによって作用することを確立しています。

乳幼児の健康について

L-リジンの実験的摂取は、授乳期の乳児のミルクに追加され、出生後の発達の最初の段階での子供の体重増加および食欲の誘導に有益であることが示されています。

しかし、L-リジンの過剰は、中性および基本的な特性の両方のアミノ酸の誇張された尿中排泄を引き起こす可能性があり、その結果、体のバランスが崩れます。

Lリジンの過剰摂取は、おそらく尿中のアミノ酸の損失が原因で、主要臓器で成長抑制やその他の明らかな組織学的影響を引き起こす可能性があります。

同じ研究では、リジンの補給が摂取した植物性タンパク質の栄養特性を改善することも示されました。

ガーナ、シリア、バングラデシュの成人および両性の子供で行われた他の同様の研究は、子供の下痢の減少および成人男性のいくつかの致命的な呼吸状態のリジン摂取の有益な特性をもたらしました。

リジン欠乏症

リジンは、すべての必須および非必須アミノ酸と同様に、体の臓器系の形成に寄与する細胞タンパク質の正しい合成に必要です。

食事でのリジンの著しい欠乏は、体によって生成されない必須アミノ酸であるため、セロトニン受容体に関連する下痢に加えて、セロトニンによって媒介される不安症状を引き起こす可能性があります。

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