Asparagina

El químic francès Louis-Nicolas Vauqelin fou, l'any 1806, la primera persona a aïllar l'asparagina en forma cristal·lina i a partir de suc d'espàrrec, que conté una gran quantitat d'aquesta molècula. Així, l'asparagina es va convertir en el primer aminoàcid a ésser aïllat. Nogensmenys, el descobriment de l'asparagina no va ser reconegut a nivell mundial, vist que faltava evidència per ser-ho.

Posteriorment, el 1809, un altre químic francès, Pierre Jean Robiquet, va trobar en la regalèssia una substància amb característiques similars a l'asparagina. No fou fins a l'any 1828 que es va descobrir que aquesta substància era, en realitat, la mateixa asparagina.

De fet, no va ser fins a la dècada de 1930 que l'asparagina va ser totalment descrita.

L'olor característica de l'orina dels individus després d'haver ingerit espàrrecs es va atribuir durant molts anys a diversos bioproductes metabòlics de l'asparagina. Tot i això, el 1891, Marceli Nencki exposà que la substància responsable de l'olor era el metanetiol. Més tard, la recerca de Robert White el 1975 va indicar que els responsables eren diversos tioèsters.

Pel que fa a l'etimologia, el nom asparagina deriva del grec: ἀσπάραγος I –ïn (que significa substància).

La majoria dels aminoàcids solen tenir dos isòmers possibles: D i L.

Els L aminoàcids representen la major part dels aminoàcids que es troben a les proteïnes. S'anomenen aminoàcids proteïnògens. Com el seu nom diu, aquests aminoàcids estan codificats pel codi genètic i participen en el procés de síntesi de les proteïnes. En el cas de l'asparagina, només el L-estereoisòmer està involucrat en la síntesi de proteïnes dels mamífers.

Es tracta d'un aminoàcid polar i no hidròfob.

Tots els aminoàcids dels pèptids i de les proteïnes (excepte la prolina) tenen un grup funcional àcid carboxílic (-COOH) i un grup amino (-NH2) units al mateix carboni tetraèdric, també anomenat carboni alfa. El grup radical (-R), que és els que diferencia un aminoàcid dels altres, també es troba unit al carboni alfa. El quart enllaç del carboni és amb un àtom d'hidrogen.^[1]

L'asparagina és un aminoàcid polar i sense càrrega, la qual cosa significa que té cadenes hidròfiles sense càrrega. Existeixen altres cinc aminoàcids amb aquesta mateixa propietat:^[2]

• L'asparagina i la glutamina són derivats sense càrrega de l'àcid aspàrtic i de l'àcid glutàmic, respectivament, i a més a més, presenten un grup carboxamida en lloc d'un àcid carboxílic.
• La serina, la treonina i la tirosina tenen grups alcohol (-OH) adherits a la seva cadena lateral.
• La cisteïna té un grup sulfhidril molt reactiu.

El fet de ser un aminoàcid polar implica que, normalment, l'asparagina es trobi en la superfície de les proteïnes, exposada al medi aquós amb el que pot interactuar. D'una manera similar, la seva polaritat facilita el fet que aquest aminoàcid pugui estar freqüentment involucrat en processos d'activació de proteïnes o en llocs d'unió d'aquestes, a causa de l'afinitat entre la cadena lateral polar i altres àtoms polars o carregats.^[3]

El grup carboxamida de l'asparagina no està carregat elèctricament a pH fisiològic. Aquest grup és fàcilment hidrolitzable, de manera que l'asparagina passa a àcid aspàrtic o aspartat. L'asparagina tendeix a formar ponts d'hidrogen perquè el seu grup amida pot donar o acceptar hidrògens amb facilitat.^[4]

Una reacció entre l'asparagina i sucres reductors o grups carbonils reactius produeix acrilamida (un compost que es sospita que pot implicar riscs per la salut), en els aliments quan aquests són escalfats per sobre d'una determinada temperatura. Aquest producte es pot trobar en aliments com les patates fregides, el pa torrat o el cafè torrat.

• La seva fórmula molecular és H2N-CO-CH2-CH(NH2)-COOH o, de manera més general, C4H8N2O3.
• La seva massa molar és de 132,12 g mol−1
• Aparença: cristalls ortoròmbics blancs
• El nom de la IUPAC per l'asparagina és: (2S)-2, 4-Diamino-4-oxobutanoic àcid.
• El seu punt de fusió és de: 234 °C.
• El seu punt d'ebullició és de: 438 °C.
• Solubilitat: en aigua és de 20g/L a 20 °C de temperatura. És pràcticament insoluble en metanol, etanol, èter i benzè, però soluble en àcids (dissolvents polars)
• La seva densitat és de 1.543 g/cm3
• Acidesa: pKa = 2.02 (carboxil) i el pKb = 8.80 (amino).
• Altres noms per designar l'asparagina són: (S)-2-Aminosuccinic acid 4-amide, alpha-Aminosuccinamic acid, L-Aspartic acid 4-amide, (2S)-2-Amino-3-carbamoyl-propanoic àcid.^[5]

Com s'ha comentat anteriorment, l'asparagina no és un aminoàcid essencial, la qual cosa implica que no es requereix en la nostra dieta. De totes maneres, l'asparagina es troba en fonts animals, com productes làctics, xerigot, carn de vedella, aviram, ous, peix o marisc.

A més a més, també es troba en fonts vegetals com, per exemple, l'espàrrec, les patates, les llegums, els fruits secs, les llavors, la soja o en la civada.

El precursor de l'asparagina és l'oxalacetat. L'oxalacetat és un metabòlit intermediari, el qual es transforma en aspartat (també conegut com a àcid aspàrtic) gràcies a l'acció d'un enzim transaminasa. La transaminasa transfereix el grup amino des del glutamat fins a l'oxolacetat, fet que dona lloc a α-cetoglutarat i aspartat. A partir d'aquest aspartat, de glutamina i d'ATP, l'enzim asparagina sintetasa produeix asparagina, glutamat, AMP i pirofosfat. L'ATP és necessari per activar l'aspartat, per tal de formar ß-aspartil-AMP. Aquest reacciona amb un grup amoni, provinent de la glutamina, per formar, finalment, asparagina i tres molècules d'AMP.

La desnaturalització i hidròlisi de les proteïnes comença amb la masticació dels aliments a la boca i continua a l'estómac sota la influència de l'àcid hidroclorídric i la pepsina A (EC3.4.23.1). Diversos enzims pancreàtics continuen la hidròlisi de les proteïnes.

L'asparagina pot travessar la membrana baso lateral de les cèl·lules epitelials a través dels sistemes de cotransport sodi-aminoàcids ATA2 (Sugawara et al., 2000). La direcció del transport dependrà de les concentracions intracel·lulars.

L'asparagina pot ser degradada fàcilment en aspartat (àcid aspàrtic) que és un aminoàcid glucogènic, és a dir, que pot ser transformat en glucosa mitjançant la gluconeogènesi.. Essencialment, l'enzim L-asparaginasa hidrolitza el grup amida de l'asparagina per formar aspartat i amoni. A continuació, una transaminasa transforma l'aspartat en oxalacetat, que pot ser metabolitzat en el cicle de l'àcid cítric o bé via gluconeogènesi.

Les pèrdues fecals d'asparagina són negligibles sempre que hi hagi un correcte funcionament gastrointestinal. Els ronyons filtren un gram d'aquest aminoàcid per dia aproximadament, la major part del qual és reabsorbit en les persones sanes. Si l'asparagina no és metabolitzada a les cèl·lules epitelials renals, és exportada per la membrana baso lateral gràcies als transportadors ATA2 i ASCTI. La major quantitat de nitrogen provinent del metabolisme de l'asparagina s'excreta per l'orina en forma d'urea, en una quantitat molt més petita que els ions amoni lliures.

El sistema nerviós requereix asparagina. Aquest també té un paper important en la síntesi d'amoníac.

L'asparagina destaca pel seu paper clau en la biosíntesis de proteïnes, especialment de glicoproteïnes. A més a més, és un component essencial per les proteïnes que participen en processos de senyalització.^[6]

L'aspartat, glutamat i glutamina juguen també un paper fonamental en l'eliminació de nitrogen dels components orgànics. Igualment, l'asparagina és un transportador de potassi i magnesi dins la cèl·lula.

L'asparagina pot ser utilitzada en el cos humà a nivell físic i a nivell mental. Aquest aminoàcid afecta a processos específics relacionats amb el Sistema Nerviós Central. L'asparagina és important pel manteniment, el correcte funcionament i l'equilibri químic cerebral. Juntament amb l'àcid glutàmic, l'asparagina participa en el desenvolupament neuronal així com en la transmissió de l'impuls nerviós. Com la vitamina B6, l'asparagina és un precursor del GABA neurotransmissor, que té un important efecte sedant en el Sistema Nerviós.^[7]

L'asparagina juga també un paper molt important en processos físics que tenen lloc al cos humà. Augmenta la resistència a la fatiga, ja que ajuda a sintetitzar la massa muscular del cos, i millora el correcte funcionament del fetge, on pot ser sintetitzada.

Així doncs, l'asparagina beneficia l'organisme quant a salut nerviosa i hepàtica, ja que els protegeix del producte residual de l'amoníac durant els processos metabòlics.

També participa en el cicle de la urea.^[8]

Com que la cadena lateral de l'asparagina pot formar enllaços del tipus pont d'hidrogen amb la cadena pèptica, sovint es troben residus d'asparagina a prop de l'inici i del final d'estructures alfa hèlix o làmines beta. El seu paper es podria descriure com un “tap” pels ponts d'hidrogen que, d'altra manera, es formarien amb la cadena polipeptídica. Les glutamines, que tenen un grup metilè extra, tenen una entropia conformacional més alta i, per tant, són menys útil en aquest aspecte.

L'asparagina també presenta punts claus per dur a terme la glicosilació, és a dir, la modificació de les cadenes peptídiques a través de l'addició de cadenes carbohidratades. L'oligosacàrid N-lligat (2-N-acetilglucosamina, amb nou manoses i tres glucoses) s'enllaça amb la proteïna a través d'una cadena lateral amino de l'asparagina, donant lloc a una glicoproteïna. L'addició de la N-acetilglucosamina a l'asparagina es produeix gràcies a l'acció de l'enzim oligosacaritransferasa al reticle endoplasmàtic. Aquest procés de glicosilació és important tant per l'estructura de la proteïna com per la seva funció.

Una manca prolongada de proteïnes causa dèficit de creixement, pèrdua de massa muscular i dany als òrgans. Concretament, presentar baixos nivells d'asparagina pot causar dificultat en la correcta síntesi i excreció d'urea, que és el principal producte de residu de l'excés proteic a la dieta.

Aquesta incapacitat d'excretar urea pot resultar en la formació de nitrogen amb metabòlits tòxics, la qual cosa pot causar confusió, mal de cap, depressió i irritabilitat i en el pitjor dels casos, altres trastorns psicològics.

Tot i això, no hi haurà dèficit en l'organisme si aquest duu una dieta equilibrada, atès que el mateix aliment permet que el cos produeixi la quantitat d'aminoàcid necessària per funcionar de manera òptima.

Altes ingestes proteiques i barreja d'aminoàcids (més de tres vegades RDA -Recommended Dietary Allowances) incrementa el risc d'esclerosis glomerular renal i accelera l'osteoporosi. De totes maneres, no es coneixen els efectes d'un excés de l'aminoàcid Asn únicament.^[9]

El consum de suplements proteics és quelcom creixent arreu del món. L'aspartat i l'asparagina són aminoàcids que, com s'ha comentat, poden ser metabolitzats al nostre propi cos, més concretament, al múscul esquelètic i al fetge. Aquest procés metabòlic implica vies que fan augmentar l'activitat del Cicle de Krebs, la qual cosa resulta en un augment de la concentració de glutamina.

S'ha demostrat que existeix una relació entre els suplements d'aminoàcids, la concentració de glicogen i l'absorció de la glucosa. En un estudi^[10] realitzat per Antonio H. Lancha, Jacques R. Poortmans i Luciana O. Pereira, es va avaluar l'efecte dels suplements tant d'asparagina com d'aspartat en l'absorció de glucosa en rates, utilitzant tres concentracions diferents de glicogen.

Els resultats d'aquest estudi indiquen que, tant els suplements d'asparagina com els d'aspartat, en rates amb una concentració alta de glicogen, és a dir, ben alimentats, feien augmentar encara més la concentració de glicogen al múscul, mentre que feien disminuir l'absorció de la 2-deoxiglucosa, un anàleg de la molècula de la glucosa, inclús quan els nivells d'insulina eren màxims. En canvi, quan els animals només tenien una concentració de glicogen mitjana, l'absorció de glucosa era més alta si es prenien els suplements. Per tant, es va concloure que els suplements d'aquests dos aminoàcids redueixen el transport de la glucosa en el múscul de les rates, però tan sols quan hi ha altes concentracions de glicogen.

• Computational Chemistry Wiki Arxivat 2007-09-30 a Wayback Machine.
• Asparagus Makes Your Pee Stink Arxivat 2007-10-27 a Wayback Machine.