Valine

L-Valine
Structuurformule en molecuulmodel
▵ Structuurformule van L-valine
▵ Molecuulmodel van L-valine
Algemeen
Molecuulformule C 5 H 11 NO 2 {\displaystyle {\ce {C5H11NO2}}}
IUPAC-naam Valine
Andere namen (S)-2-amino-3-methyl-butaanzuur
Molmassa 117,15 g/mol
SMILES
CC(C)C(N)C(=O)O
CAS-nummer 72-18-4
EG-nummer 200-773-6
Wikidata Q483752
Beschrijving Witte kristallen
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand vast
Dichtheid 1,23 g/cm³
Smeltpunt 295-300 °C
Oplosbaarheid in water 88 g/L
Onoplosbaar in ethanol, aceton
Evenwichtsconstante(n) pKz1 = 2.32 (carbonyl)[1]

pKz2 = 9.62 (amino)

Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde

Valine (afgekort als Val of V) is een van de twintig natuurlijk voorkomende aminozuren. Valine bevat als zijketen een apolaire isopropylgroep, waardoor het aminozuur een hydrofoob karakter heeft. Valine wordt geclassificeerd als een essentieel aminozuur, wat inhoudt dat het lichaam het aminozuur niet zelf kan vormen en enkel uit voeding kan worden verkregen.

Net als leucine en isoleucine is valine een aminozuur met een vertakte zijketen, en bezit daardoor een aantal belangrijke fysiochemische eigenschappen. De ziekte sikkelcelanemie wordt bijvoorbeeld veroorzaakt door de vervanging van één aminozuur glutaminezuur door valine in het eiwit β-globine. Omdat valine in tegenstelling tot glutaminezuur hydrofoob is, ontstaan sterke veranderingen in de structuur van de rode bloedcel.

Biosynthese

In planten en micro-organismen wordt valine de novo gevormd uit eenvoudige verbindingen.[2] De precursor pyrodruivenzuur wordt via een aantal stappen omgezet in α-ketoisovalerinezuur. Na reductieve aminering van dit molecuul (onder invloed van glutamaat) ontstaat valine.

Bij dieren komt deze biosyntheseroute niet voor en deze organismen zijn dus volledig afhankelijk van valine-opname uit voeding. Voor een volwassen mens geldt een aanbevolen dagelijkse hoeveelheid van ongeveer 4 mg per kilogram lichaamsgewicht.[3] Eiwitrijke voedingsmiddelen als vlees, zuivel, (soja)bonen en groenten zijn goede bronnen van valine.

Eigenschappen

In 1901 werd valine voor het eerst geïsoleerd door Hermann Emil Fischer uit het eiwit caseïne.[4] De naam valine komt van valeriaanzuur, welke op zijn beurt vernoemd is naar de echte valeriaan (Valeriana officinalis), een plant waar de verbinding in relatief grote hoeveelheden in voorkomt.[5]

Valine is een van de natuurlijk voorkomende proteïgene aminozuren, waardoor het deel uitmaakt van vrijwel elk eiwitmolecuul in alle levensvormen. Het aminozuur wordt gecodeerd door de volgende codons in het mRNA: GUA, GUC, GUG en GUU. De algemene formule is R–CH(NH2)–COOH waarbij R=–CH–(CH3)2 (isopropyl). Volgens de IUPAC-regels worden de koolstofatomen die valine vormen opeenvolgend genummerd beginnend bij 1 van de carboxylkoolstof, tot aan de 4 en 4’ van de twee terminale methylkoolstofatomen.[6]

Medisch belang

Insulineresistentie

Valine is, net als andere vertakte aminozuren, in verband gebracht met ongevoeligheid voor insuline: er zijn hoge niveaus van valine aangetoond in het bloed van diabetische muizen, ratten en mensen.[a] Bij insulineresistente muizen (type 2) gaf een dieet met verlaagde niveaus van valine en de andere vertakte aminozuren een verminderde adipositeit en verbeterde insulinegevoeligheid.[8]

Het valine-metaboliet 3-hydroxyisobutyraat bevordert de insulinesistentie van de skeletspieren. De verbinding stimuleert de opname van vetzuren in de spieren, waardoor deze uiteindelijk in de spierweefsels ophopen. Een eiwitarm dieet bij mensen kan de valine-waarden in het bloed doen verlagen, waardoor ook de bloedglucose-waarden afnemen.[9]

Hematopoëtische stamcellen

Valine is essentieel voor de vernieuwing van hematopoëtische stamcellen (HSC), wat aangetoond is in experimenten bij muizen.[10] Een valine-arm dieet leidt tot een selectieve uitputting van HSC’s in het beenmerg. Een succesvolle stamceltransplantatie werd uitgevoerd bij muizen zonder bestraling na 3 weken een valine-arm voeding te hebben gekregen. Langdurige overleving van de getransplanteerde muizen werd bereikt wanneer valine gedurende een periode van twee weken geleidelijk terugkeerde in het dieet (om het hervoedingssyndroom te voorkomen).

Stofwisselingsziekten

De afbraak van valine is verstoord bij de volgende stofwisselingsziekten:

  • Ahornsiroopurineziekte

Zie ook

Noten

  1. ↑ Muizen die één dag voeding kregen waarin valine afwezig was, werden gevoeliger voor insuline. Na onthouding van valine voor één week bleek de bloedsuikerspiegel significant gedaald.[7]

Bronnen

  1. ↑ Dawson RM, Elliott DC, Elliott WH, Jones KM, eds. (1959). Data for Biochemical Research. Oxford: Clarendon Press.
  2. ↑ (en) Basuchaudhuri, Pranab (2016). Nitrogen metabolism in rice. CRC Press, Boca Raton, Florida, pp. 159. ISBN 9781498746687.
  3. ↑ (en) Institute of Medicine (2002). Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrates, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids. The National Academies Press, Washington, DC, "Protein and Amino Acids", 589–768.
  4. ↑ (en) Valine. Encyclopædia Britannica Online. Geraadpleegd op 6 december 2015.
  5. ↑ (en) Valeric acid. Merriam-Webster Online Dictionary. Geraadpleegd op 6 december 2015.
  6. ↑ (en) Jones, J. H. (ed.) (1985). Amino Acids, Peptides and Proteins. Royal Society of Chemistry, London, p. 389. ISBN 978-0-85186-144-9.
  7. ↑ (en) Xiao, Fei, Yu, Junjie, Guo, Yajie, Deng, Jiali, Li, Kai (1 juni 2014). Effects of individual branched-chain amino acids deprivation on insulin sensitivity and glucose metabolism in mice. Metabolism: Clinical and Experimental 63 (6): 841–850. ISSN: 1532-8600. PMID 24684822. DOI: 10.1016/j.metabol.2014.03.006.
  8. ↑ (en) Cummings, Nicole E., Williams, Elizabeth M., Kasza, Ildiko, Konon, Elizabeth N., Schaid, Michael D. (19 december 2017). Restoration of metabolic health by decreased consumption of branched-chain amino acids. The Journal of Physiology 596 (4): 623–645. ISSN: 1469-7793. PMID 29266268. PMC 5813603. DOI: 10.1113/JP275075.
  9. ↑ (en) Fontana, Luigi, Cummings, Nicole E., Arriola Apelo, Sebastian I., Neuman, Joshua C., Kasza, Ildiko (21 juni 2016). Decreased Consumption of Branched-Chain Amino Acids Improves Metabolic Health. Cell Reports 16 (2): 520–30. ISSN: 2211-1247. PMID 27346343. PMC 4947548. DOI: 10.1016/j.celrep.2016.05.092.
  10. ↑ (en) Taya, Yuki, Ota, Yasunori, Wilkinson, Adam C., Kanazawa, Ayano, Watarai, Hiroshi (2 december 2016). Depleting dietary valine permits nonmyeloablative mouse hematopoietic stem cell transplantation. Science 354 (6316): 1152–1155. PMID 27934766. DOI: 10.1126/science.aag3145.
· · Sjabloon bewerken

Alanine (Ala) · Arginine (Arg) · Asparagine (Asn) · Asparaginezuur (Asp) · Cysteïne (Cys) · Glutamine (Gln) · Glutaminezuur (Glu) · Glycine (Gly) · Histidine (His) · Isoleucine (Ile) · Leucine (Leu) · Lysine (Lys) · Methionine (Met) · Fenylalanine (Phe) · Proline (Pro) · Serine (Ser) · Threonine (Thr) · Tryptofaan (Trp) · Tyrosine (Tyr) · Valine (Val)