β-alanina w hodowli komórkowej
Co to jest β-alanina?
β-alanina lub kwas 3-aminopropanowy to aminokwas, w którym grupa aminowa jest przyłączona do drugiego atomu węgla z dala od grupy karboksylanowej, znanej również jako węgiel β. β-alanina jest jedynym naturalnie występującym β-aminokwasem występującym u zwierząt, roślin i mikroorganizmów. W przeciwieństwie do swojego izomeru α-alaniny, β-alanina nie ma stereocentrum, więc nie ma stereoizomerów.
Rysunek 1.Struktura A) β-alaniny; B) L-α-alaniny.
β-alanina została zidentyfikowana jako aminokwas składowy karnozyny przez rosyjskiego naukowca Gulewitscha na początku XX wieku1 . Jest klasyfikowana jako aminokwas nieistotny i jest wytwarzana przez degradację dihydrouracylu i karnozyny in vivo.
β-alanina nie jest kodowana w genomie organizmów do składania białek. Chociaż nie jest włączana do białek, β-alanina jest składnikiem wielu ważnych naturalnie występujących produktów, w tym dipeptydu karnozyny, anseryny i kwasu pantotenowego, znanego również jako witamina B5, składnika koenzymu A.
β-alanina jest ograniczającym szybkość prekursorem karnozyny, dipeptydu, który ma właściwości przeciwutleniające i występuje w wysokich stężeniach w mięśniach szkieletowych, tkankach przewodu pokarmowego i ludzkim mózgu. Karnozyna jest syntetyzowana z β-alaniny i L-histydyny przez syntazę karnozyny (EC 6.3.2.11) w obecności ATP2 . Reakcja może być odwrócona, z dipeptydem degradowanym przez karnozynazę (EC 3.4.13.3) do β-alaniny i L-histydyny.
Rysunek 2.Szlak metaboliczny między karnozyną a jej aminokwasami składowymi β-alaniną i L-histydyną.
Funkcja β-alaniny w komórkach
β-alanina pełni ważne funkcje fizjologiczne w metabolizmie zwierząt, roślin i mikroorganizmów. Jedną z głównych funkcji β-alaniny w komórkach jest służenie jako prekursor do syntezy karnozyny, cząsteczki, która pomaga regulować poziom pH w komórkach.
Karnozyna działa jako bufor, neutralizując gromadzenie się jonów wodorowych, które mogą prowadzić do zakwaszenia komórki. β-alanina jest pobierana przez komórki i wykorzystywana do syntezy karnozyny, poprawiając wzrost i żywotność komórek.
β-alanina działa również jako prekursor anseryny, innego dipeptydu syntetyzowanego w komórce. Wykazano, że zarówno karnozyna, jak i anseryna mają właściwości przeciwutleniające i przeciwzapalne i mogą przyczyniać się do utrzymania zdrowia i funkcji komórek. Tak więc strumień β-alaniny odgrywa rolę cytoprotekcyjną dla komórek narażonych na stres niedotlenienia.
β-alanina jest również neuroprzekaźnikiem o małej cząsteczce. Jest nieselektywnym agonistą receptorów glicynowych i ligandem dla sierocego receptora sprzężonego z białkiem G, TGR7 (MrgD) w neuronach3 . β-alanina jest uwalniana z neuronów, gdy reagują one na stymulację elektryczną i hamuje pobudzenie neuronów4 .
W E. coli β-alanina jest również bezpośrednim prekursorem w biosyntezie kwasu pantotenowego lub witaminy B5 i ma kluczowe znaczenie dla biotechnologicznej produkcji witaminy B5.
β-Alanina w hodowli komórkowej
Ponieważ może zwiększać produkcję karnozyny, która pomaga regulować poziom pH w komórkach, β-alanina jest często stosowana jako suplement do hodowli komórkowych. Ponieważ karnozyna pomaga neutralizować jony wodorowe w pożywce hodowlanej, suplementacja β-alaniną może pomóc w zapobieganiu zakwaszeniu pożywki hodowlanej oraz poprawić wzrost i żywotność komórek.
Nie wszystkie linie komórkowe wymagają β-alaniny w ich pożywce wzrostowej. Suplementacja β-alaniną zależy od różnych czynników, takich jak rodzaj linii komórkowej, jej wymagania metaboliczne, pH pożywki wzrostowej i czas trwania hodowli komórkowej. Niektóre linie komórkowe, takie jak szkieletowe, sercowe i komórki mięśni gładkich.mają większe zapotrzebowanie na karnozynę i dlatego mogą korzystać z β-alaniny w celu utrzymania prawidłowego pH5[NK1] . Komórki neuronalne i niektóre linie komórek nowotworowych mogą również odnieść korzyści z suplementacji β-alaniną.
β-alanina może nie być konieczna, a nawet może mieć niekorzystny wpływ na niektóre inne komórki. Na przykład, niezłośliwe komórki nabłonka piersi MCF-10a i złośliwe MCF-7 wykazały zahamowanie migracji i proliferacji komórek poprzez dodanie β-alaniny6 .
Charakterystyka chemiczna β-alaniny
β-alanina ma wzór cząsteczkowy C3H7NO2 i masę cząsteczkową 89.093 g/mol. Ma punkt izoelektryczny 6,9 i pKa 3,55 i 10,24.
β-alanina jest względnie stabilna w postaci proszku. Powinna być przechowywana w dobrze zamkniętym pojemniku i umieszczona w chłodnym, suchym i ciemnym miejscu. Wystawienie na działanie wysokiej temperatury, wilgoci lub światła spowoduje degradację β-alaniny i zmniejszy jej skuteczność.
Referencje
Zaloguj się lub utwórz konto, aby kontynuować.
Nie masz konta użytkownika?