プロリン（Proは、P）は基本として分類さ22個のアミノ酸に属します。人や他の哺乳動物が合成できるため、必須ではないアミノ酸です。
1900年に、ドイツの科学者、リチャードウィルスッターはプロリンを抽出して観察した最初の人でした。しかし、アミノ酸のピロリジン環に基づいて「プロリン」という用語を作成したのは、1901年にEmili Fischerでした。この研究者はまた、ミルクカゼインからのプロリンの合成を詳細に説明することができました。
アミノ酸プロリンの化学構造（出典：ウィキメディア・コモンズ経由のクラベシン）
カゼインのようなタンパク質では、プロリンは構造的な「ねじれ」や折りたたみに重要な役割を果たします。このタンパク質では、プロリンは構造全体に均一に分布しており、βカゼインとαs1タンパク質に結合します。さらに、欠陥のある構造の曲がりやループが形成されるのを防ぎます。
タンパク質を構成するアミノ酸の正確な配列を決定するために一般的に使用される生化学分析では、プロリンは検出が最も難しいアミノ酸の1つです。 。
壊血病はおそらくプロリンに関連する最もよく知られた病気です。これは、ビタミンCの摂取量の不足と関係があり、コラーゲン繊維のプロリンのヒドロキシル化に直接影響を及ぼし、全身のコラーゲン繊維の不安定性による全身の衰弱を引き起こします。
特徴
α-炭素に結合した第二級アミノ基は、プロリンを分類する作業を幾分困難にします。ただし、一部のテキストでは、プロリンの側鎖またはRグループが疎水性または脂肪族であるため、分岐アミノ酸または脂肪族側鎖と一緒に分類されます。
プロリンの最も重要な特性の1つは、水素結合を形成できないため、タンパク質の三次構造の複雑で複雑なターンを構造化するのに理想的です。
すべてのアミノ酸に中央の炭素原子に依存する2つのアイソフォームがあるのと同じように、プロリンはL-プロリンまたはD-プロリンとして自然界に見られます。ただし、L-プロリンフォームは自然界で最も豊富であり、タンパク質構造の一部です。
プロリンが見つかるタンパク質では、プロリンの剛直で閉じた構造が他のアミノ酸との強い相互作用を困難にするため、プロリンはポリペプチド鎖の表面または折りたたみまたは「ねじれ」部位に近い場所を占めることがよくあります。 。
構造
プロリンは、すべてのアミノ酸に特徴的な一級アミノ基ではなく、二級アミノ基（NH2）を持っているため、塩基性アミノ酸の中で特定の構造を持っています。
プロリンのR基または側鎖は、ピロリジンまたはテトラヒドロピロール環です。このグループは、5つの炭素原子の複素環式アミン（二重結合なし）で形成され、これらのそれぞれが水素原子で飽和されています。
プロリンは、「中央」炭素原子が複素環ピロリジン環に含まれているという特性があるため、「遊離」または「突出」原子は、カルボキシル基（COOH）と水素原子（H ）アミノ酸の複素環式環の。
プロリンの分子式はC5H9NO2で、そのIUPAC名はピロリジン-2-カルボン酸です。分子量はおよそ115.13 g / molで、タンパク質に出現する頻度は約7％です。
特徴
コラーゲン繊維とトロポコラーゲン繊維は、ほとんどの脊椎動物で最も豊富なタンパク質です。これらは、皮膚、腱、骨のマトリックス、および他の多くの組織を構成します。
コラーゲン線維は、多くの繰り返しポリペプチドトリプルヘリックスで構成されており、グリシン-プロリン-プロリン/ヒドロキシプロリンシーケンスの複数のプロリンおよびグリシン残基で構成されています（後者はプロリンの修飾誘導体です）。
プロリンは天然の形でプロコラーゲンの一部であり、これはコラーゲンポリペプチドおよび他のいくつかの結合組織タンパク質の前駆体です。酵素プロコラーゲンプロリンヒドロキシラーゼは、プロリン残基をヒドロキシル化してヒドロキシプロリンを発生させ、コラーゲン自体へのプロコラーゲンの成熟を達成します。
コラーゲン線維におけるプロリンの主な機能は何ですか？
このアミノ酸誘導体はタンパク質を構成する三重らせんの鎖間に多数の水素結合を形成する能力があるため、ヒドロキシプロリンはそれにコラーゲンに対する耐性の特性を与えます。
プロリン残基のヒドロキシル化を触媒する酵素は、ビタミンC（アスコルビン酸）の存在を必要とし、前述のように、壊血病はプロリン残基のヒドロキシル化の失敗によるコラーゲン線維の弱体化が原因です。 、コラーゲン線維を保持する水素結合の減少を引き起こします。
その他の機能
プロリンは、タンパク質のひだやねじれの形成に不可欠です。
その閉じた構造は、このアミノ酸をタンパク質内部に「収容」することを困難にします。さらに、他の近くの残基と「相互作用」する水素結合を形成できないため、「ターン」または「ツイスト」の形成を誘発します。それが見つかるタンパク質の構造全体にわたって。
すべての短命なタンパク質は、プロリン、グルタミン酸、セリン、およびスレオニンのリピートが豊富な少なくとも1つの領域を持っています。これらの領域は12〜60残基の範囲で、PESTシーケンスと呼ばれます。
PESTシーケンスを含むタンパク質は、ユビキチン化によってマークされ、その後プロテアソームで分解されます。
生合成
多くのアミノ酸は、解糖、ペントースリン酸経路、またはクエン酸回路（クレブス回路）の中間体から合成できます。プロリンとアルギニンは短いグルタミン酸経路で形成されます。
事実上すべての生物に共通の生合成経路は、酵素グルタミン酸-5-キナーゼ（細菌内）の作用またはγ-グルタミルによるL-グルタミン酸のγ-L-グルタミル-5-リン酸への変換から始まります-キナーゼ（ヒト）。
この反応には、ATP依存性リン酸化が関与し、主な生成物に加えて、ADP分子が生成されます。
グルタミン酸5-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼ（細菌）またはγ-グルタミルリン酸レダクターゼ（ヒト）によって触媒される反応は、γ-L-グルタミル-5-リン酸をL-グルタミン酸-5-セミアルデヒドに変換し、この反応は補因子NADPHの存在。
L-グルタミン酸-5-セミアルデヒドは、可逆的かつ自然に（S）-1-1-ピロリン-5-カルボン酸に脱水され、その後、ピロリン-5-カルボン酸レダクターゼ（細菌およびヒトにおいて）によってL-プロリンに変換されます）、その反応ではNADPHまたはNADHの分子も必要です。
劣化
プロリン、アルギニン、グルタミン、ヒスチジンは常にα-ケトグルタル酸に分解され、クエン酸回路またはクレブス回路に入ります。プロリンの特定の場合では、それは最初に酵素プロリンオキシダーゼによって酸化されてピロリン-5-カルボン酸塩になる。
プロリンのピロリン-5-カルボキシラートへの酸化が発生する最初のステップでは、脱離したプロトンがE-FADに受け入れられ、E-FADH2に還元されます。このステップは、アミノ酸プロリンに限定されます。
自然発生的な反応により、ピロリン-5-カルボキシレートはグルタミン酸γ-セミアルデヒドに変換され、次にグルタミン酸γ-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼの基質として機能します。このステップでは、2つのプロトンが放出されます。一方はNADによって受け入れられ、NADHに還元され、もう一方はH +の形で遊離します。
アルギニンは、プロリンと同様に、γ-セミアルデヒドグルタミン酸に変換されますが、2つの異なる酵素が関与する別の代謝経路を介します。
酵素グルタミン酸γ-セミアルデヒドデヒドロゲナーゼは、グルタミン酸γ-セミアルデヒドをL-グルタミン酸に変換します。続いて、このL-グルタミン酸はグルタミン酸デヒドロゲナーゼ酵素によって再び酸化され、それによって最終的にα-ケトグルタル酸が形成され、クエン酸回路に組み込まれます。
グルタミン酸酸化ステップでは、プロトン（H +）とアミノ基（NH3 +）が放出されます。プロトンはNADP +基を還元し、NADPH分子が形成されます。
プロリンとアルギニンの分解経路と生合成経路の間に存在する多くの類似性にもかかわらず、これらのアミノ酸は、異なる酵素、異なる補因子、および異なる細胞内コンパートメントの発生を使用して、完全に反対の経路によって合成および分解されます。
バリンが豊富な食品
一般に、すべての高タンパク質食品には大量のプロリンがあります。これらには、肉、牛乳、卵などが含まれます。しかし、私たちの体が健康と栄養の最適な状態にあるとき、それは内因的にプロリンを合成することができます。
プロリンは、多くのマメ科植物やナッツ、オート麦などの全粒穀物にも含まれています。プロリンが豊富な他の食品は、とりわけ小麦ふすま、クルミ、アーモンド、エンドウ豆、豆です。
一部の健康食品店では、L-リジンとL-プロリンのアミノ酸を組み合わせた錠剤を処方して、関節の問題を抱えている人を助けたり、組織の老化を遅らせたりしています。
しかしながら、これらのアミノ酸の栄養補助食品を摂取することが老齢の遅延または加齢に典型的な他の状態に大きな影響を与えることは確実には示されていない。
その摂取の利点
プロリンが豊富な食事は、通常、関節炎、ねんざ、靭帯断裂、脱臼、腱炎などの関節疾患のある人に処方されます。これは、体内に存在するコラーゲン繊維の合成との関係によるものです。体の結合組織。
美容業界で使用されている薬理学的ローションや錠剤の多くは、L-プロリンが豊富に含まれています。これは、このアミノ酸が何らかの方法でコラーゲンの合成を増加させ、肌の質感を向上させることがわかっているためです。傷、裂傷、潰瘍、火傷の治癒を加速します。
食品業界には、栄養特性を超えた機能を発揮する「生理活性ペプチド」を持つタンパク質があります。これらのペプチドは一般に、プロリン、アルギニン、リジンを含む2〜9個のアミノ酸残基を持っています。
前記生物活性ペプチドは、特定のオピオイド効果を伴う降圧活性を有することができる。それらは、いくつかの病原体に対する免疫応答を刺激することにより免疫調節剤として作用することができ、血管作用の増加を引き起こすことさえあり、それによりそれらを消費する人々の循環を改善する。
欠乏症
グルテンは小麦の穀物に存在するタンパク質で、腸の炎症を引き起こします。「グルテン不耐症」に苦しむ人々は「セリアック」患者として知られており、このタンパク質はプロリンとグルタミンが豊富であることが知られており、この状態の人々にとってはタンパク質分解が困難です。
一部の疾患は重要なタンパク質のミスフォールディングと関係があり、これらの欠陥はプロリン残基のアミド結合のシス-トランス異性化と関係があることが非常に一般的です。トランス異性体は非常に好まれ、プロリンでは不利です。
プロリン残基では、プロリン残基に隣接するアミドのトランス異性体よりも最初にシス異性体が形成される傾向があり、タンパク質の「不正な」コンフォメーションを生成する可能性があります。
代謝障害
他の必須および非必須アミノ酸と同様に、プロリンに関連する主な病理学的障害は通常、このアミノ酸の同化経路の欠陥に関連しています。
たとえば、高プロリン血症は、プロリンの分解経路に関与する酵素の1つ、特に1-ピロリン-5-カルボン酸デヒドロゲナーゼの欠乏の典型的な例であり、その基質の蓄積につながります。最終的にルートを非アクティブにします。
この病理は通常、血漿中の高プロリン含有量と、罹患した患者の尿中の1-ピロリン-5-カルボン酸代謝産物の存在によって診断されます。
この病気の主な症状は、神経障害、腎臓病、難聴または難聴で構成されています。その他のより重篤なケースには、重度の精神遅滞と著しい精神運動障害があります。
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