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生化学 Appendix アミノ酸 (amino acid) 生物は DNA に遺伝情報、つまりアミノ酸に変換される情報をもっています。そこにコード されているのが 20 種類のアミノ酸です。各々、略号として 3 文字表記と 1 文字表記が決めら れています。バイオを専攻する人は、ぜひとも覚えましょう。 ◆ 凡例 3 文字表記 英名 日本語名 チロシン 1 文字表記 Tyr Y Tyrosine 英名 Tyrosine の頭 3 文字 3 文字表記の覚え方 英名 Tyrosine の頭文字 T は、スレオニン (Threonine) が使ってい 1 文字表記の覚え方 るので、 アルファベット順で遅い Tyrosine は、2 文字目をとって Y MW = 181 pI = 5.66 -1.3 後述するフェニルアラニン (Phenylalanine) のフェニル基 (ベンゼン環: 構造式 構造の特徴や 覚え方など −C6H5)が、フェノールになったもので、ようするにフェノール性水酸基を もつアミノ酸。 日本語ではチロシンと表記していますが、タイロシンと言う人もいます。 チロシンも、神経伝達物質 (ニューロトランスミッター:neurotransmitter) の材料になり、最終的にはアドレナリン (adrenaline) になります。 分子量 等電点: pH = pI の時、分子全体として電 気的に中性になります。値が小さ いほど酸性、大きいほどアルカリ 性です。 ハイドロパシー指標 (hydropathy index): 疎水性度を表すハイドロパシープロット に使う数字です。疎水性だと 3 ~ 5、親水 性だと –3 ~ –5 ほどになります。 アミノ酸 名称対照表 ※ 1 文字表記のアルファベット順に並んでいます。 1 文字表記 3 文字表記 A Ala Alanine アラニン C Cys Cysteine システイン D Asp Aspartic Acid アスパラギン酸 E Glu Glutamic Acid グルタミン酸 F Phe Phenylalanine フェニルアラニン G Gly Glycine グリシン H His Histidine ヒスチジン I Ile Isoleucine イソロイシン K Lys Lysine リジン L Leu Leucine ロイシン M Met Methionine メチオニン N Asn Asparagine アスパラギン P Pro Proline プロリン Q Gln Glutamine グルタミン R Arg Arginine アルギニン S Ser Serine セリン T Thr Threonine スレオニン V Val Valine バリン W Trp Tryptophan トリプトファン Y Tyr Tyrosine チロシン 英語名 日本語名 ※ 基本的に英語名の頭文字ですが、試験などではそうでないものがよく問われます。 アミノ酸 カテゴリ対照表 単純な構造 Gly, Ala −OH を含む * Ser, Thr, Tyr 塩基性アミノ酸 * Lys, Arg, His S 原子を含む Cys, Met 酸性アミノ酸 * Asp, Glu 環構造をもつ Phe, Tyr, His, Trp アミドをもつ Asn, Gln 脂肪族 Val, Leu, Ile その他 Pro ※ 同じアミノ酸が、複数に出ているものもあります。 ※ * のついた、塩基性・酸性・−OH を含む の 3 つは、特に重要です。 0. アミノ酸の一般式 アミノ酸 amino acid − − − − MW = 110 − − アミノ酸は、陽イオンとなるアミノ基 (−NH2) と 陰イオンとなるカルボキ シル基 (−COOH) を両方持っています。そのため、双性イオンや両性イオ ンと呼ばれる性質を示します。アミノ基とカルボキシル基の結合する炭素は、 一般的に不斉炭素で、特に α 炭素と呼ばれます。それは、カルボキシル基の 隣の炭素を α 炭素と呼ぶ、という有機化学の約束に由来します。(というこ とは、側鎖の部分に向かって、β , γ となるということです)。 1. 単純な構造のアミノ酸 グリシン Glycine Gly 英名 Glycine の頭 3 文字 G 英名 Glycine の 頭文字 MW = 75 pI = 5.97 −0.4 最も単純な構造のアミノ酸。α 炭素が不斉炭素でないので、 唯一、立体異性 体のないアミノ酸である。 アラニン Alanine Ala 英名 Alanine の頭 3 文字 A 英名 Alanine の 頭文字 MW = 89 pI = 6.00 1.8 Glycine の次に単純なものがこれ。どちらかというと、疎水的なアミノ酸。 Gly における側鎖の H が、−CH3 に置き換わったものと考えられるでしょう。 2. 塩基性アミノ酸 塩基性アミノ酸といえば、リジンとアルギニン(重要です)。L と R にひっかけて覚えます。 ただ、リジンの 1 文字表記は L でなくて K ですから、そこのところご用心。ヒスチジン (Histidine : His : H) も塩基性アミノ酸に含めることがあります。いずれにしても、側鎖の + + −NH2( あるいは =NH )が、−NH3 (あるいは =NH2 )になることで塩基性を示します。 リジン Lys K Lysine 英名 Lysine の頭 3 文字 英名 Lysine の頭文字 L は、ロイシン (Leusine) が使っているの で、 アルファベット順で遅い Lys は、その隣の K。 MW = 146 pI = 9.74 −3.9 ε 位炭素にアミノ基がついているのにひっかけて、 ε Lys (イプシロン・リジン)と覚えます。 (ちっと も覚え方になってない…) リシンという人もいます。 アルギニン Arg R Arginine 英名 Arginine の頭 3 文字 英名 Arginine の "Ar" の部分が R の発音に似ているから。 1 文字目の A を Ala が使っているので、2 文字目をとった。 MW = 174 pI = 10.76 −4.5 Y を書き、¥ を書くように線を 3 本ひいて、 Y の各線に N を書いてできあがり。 ヒスチジン Histidine His 英名 Histidine の頭 3 文字 H 英名 Histidine の 頭文字 MW = 155 pI = 7.59 −3.2 側鎖の環構造は、イミダゾール (imidazole) と呼ばれる。 Ni-NTA にキレート(配位)するので、目的のタンパク質に 6 つ His が 並ぶ タグをつけて、Ni-NTA カラムに通すことで、タンパク質を精製するのに使 われる(溶出にイミダゾールを使うのも納得)。 主鎖のカルボキシル基がなくなったのがヒスタミン (Histamine) で、 花粉 症のシーズンなどに抗ヒスタミン剤なんて名前をよく聞く。 3. 酸性アミノ酸 塩基性アミノ酸とくれば、次は酸性アミノ酸。側鎖にもカルボキシル基 (−COOH) をもつ、 アスパラギン酸とグルタミン酸です(重要です)。−COOH が、−COO− になって H+ を出すこ とで、酸性を示します。この −COOH がアミド (−CONH) になると(後述)、各々、名前から "酸" がとれ、アスパラギン、グルタミンになるので、名前は要注意です。 アスパラギン酸 Asp D Asparatic acid (塩は Aspartate) 英名 Aspartic Acid の頭 3 文字 Aspartic Acid の D をとった(と聞きました)。本当かなぁ。 MW = 133 pI = 2.77 −3.5 側鎖がアミド (-CONH) の アスパラギン は 3 文字表記が Asn、1 文字表記 が N です。構造の覚え方はグルタミン酸の項を、名前の由来はアスパラギ ンの項を参照。 グルタミン酸 Glu E Glutamic acid (塩は Glutamate) 英名 Glutamic Acid の頭 3 文字 アスパラギン酸 (D) より側鎖が 1 個長いので、D の次の E。 E-Glu (eagle:わし) と覚える。 MW = 147 pI = 3.22 −3.5 側鎖がアミド (−CONH) になった、グルタミンは、3 文字表記が Gln、 1 文字表記が Q です。グルタミン酸とグルタミンは 3 文字表記が Glu と Gln で 雑に書くとわからなくなるので要注意。 グ ル タ ミ ン 酸 の ナ ト リ ウ ム 塩 で あ る グ ル タ ミ ン 酸 ナ ト リ ウ ム (Sodium Glutamate) は、化学調味料の代表である味の素の成分です。 小麦粉をこねるような料理をするときに、グルテン (gluten) というのを 聞 きますが、グルタミン酸は、このグルテンからとられたアミノ酸だそう です。 (H. Ritthausen [独] 1866 ) その他にも、いろいろなところに登場するアミノ酸で、神経伝達物質 (ニュ ーロトランスミッター : neurotransmitter)として、抑制的に 働いたり、や はり神経伝達物質である GABA (γ−aminobutyric acid:γ−アミノ酪酸) の材 料になっています。 逆に、GABA の正式名称を覚えれば、 (有機化学の基礎 知識は必要ですが)グルタミン酸の構造も書けます。カルボキシル基の隣の 炭素を α 炭素と呼ぶという約束のため、α, β, γ が グルタミン酸と GABA で は逆ではありますが。 そこから、側鎖の炭素鎖を 1 つ短くしたのがアスパラ ギン酸で、各々の側鎖が アミド (−CONH) になったものがグルタミンとア スパラギンと芋づる式に 構造が覚えられます。 (でも、覚えるべきは、3 文 字表記と 1 文字表記ね) 4. 側鎖にアミド (-CONH) をもつアミノ酸 酸性アミノ酸は、側鎖にカルボキシル基 (−COOH) をもつアミノ酸でした。その −COOH がアミド (−CONH) になったアミノ酸もあります。酸性アミノ酸は、アスパラギン酸とグルタ ミン酸でしたが、側鎖がアミドのものは、名前から酸がとれて、アスパラギンとグルタミンと なっています。 アスパラギン Asn N Asparagine 英名 Asparagine の頭 2 文字と、末尾の方の n 。 アミドで N が入っているよ、と表しているんでしょうかね。 Asparagine の末尾の N に注目してでしょう (ただの残り物という考えもある) MW = 132 pI = 5.41 −3.5 側鎖がカルボキシル基 (-COOH) の酸性アミノ酸である アスパラギン酸は 3 文字表記が Asp、1 文字表記が D です。 名前がアスパラガス (asparagus) に似ているなぁ、と思うのも無理はなく て、 アスパラガスの芽の抽出液から単離されたアミノ酸です。 初めて天然 物 か ら 結 晶 と し て 取 り 出 さ れ た ア ミ ノ 酸 だ そ う な 。 (L. N. Vauguelin, P.J.Robiguet. [仏] 1806 ) グルタミン Gln Q Glutamine 英名 Glutamine の頭 2 文字と、末尾の方の n。 アミドで N が入っているよ、と表しているんでしょうかね。 英名 Glutamine の頭の方が Q の字に似ているからです(嘘だぁ ∼っ)。どう考えても残り物にこじつけた気がするのは、気のせいで しょうか。 MW = 146 pI = 5.65 −3.5 側鎖がカルボキシル基 (-COOH) である、酸性アミノ酸のグルタミン酸は、 3 文字表記が Glu、1 文字表記が E です。 グルタミン酸とグルタミンは 3 文 字表記が Glu と Gln で 雑に書くとわからなくなるので要注意。 5. 側鎖にヒドロキシル基(水酸基:-OH)をもっているアミノ酸 3 側鎖にヒドロキシル基 (−OH) をもつアミノ酸は 3 つあります。アルコール性(sp )の−OH 2 をもつものがセリンとスレオニン。フェノール性(sp )の−OH をもつものがチロシンです。こ れらは非常に重要なアミノ酸です。というのも、細胞内シグナル伝達の際にヒドロキシル基が リン酸化 (kination) されるからです。この反応は酵素がやりますが、アルコール性とフェノー ル性では反応性などが違うため、 Ser/Thr 型と Tyr 型の 2 種類の酵素が存在しています。 セリン Serine Ser 英名 Serine の頭 3 文字 S 英名 Serine の 頭文字 MW = 105 pI = 5.68 −0.8 構造としては、アラニンの 1 つの H を−OH にかえたもの。システインの側 鎖の O 原子が、同族の S にかわったものとも言えます。システインの構造の 覚え方から、セリンも覚えてもいいかもしれません。 スレオニン Threonine Thr 英名 Threonine の頭 3 文字 T 英名 Threonine の 頭文字 MW = 119 pI = 5.60 −0.7 日本語ではスレオニンと表記していますが、Threonine という英名からわか る とおり、トレオニンと言う人もいます。まぁ、[θ]レオニンと言えば、間違 いはないかもしれませんが。 チロシン Tyr Y Tyrosine 英名 Tyrosine の頭 3 文字 英名 Tyrosine の頭文字 T は、スレオニン (Threonine) が使ってい るので、 アルファベット順で遅い Tyr は、2 文字目をとって Y MW = 181 pI = 5.66 −1.3 後述するフェニルアラニン (Phenylalanine) のフェニル基 (ベンゼン環 : -C6H5)が、フェノールになったもので、ようするにフェノール性水酸基を もつアミノ酸。 日本語ではチロシンと表記していますが、タイロシンと言う人もいます。 チロシンも、神経伝達物質 (ニューロトランスミッター : neurotransmitter) の 材料になり、L-DOPA (L-2,3-dihydroxyphenylalanine :えるどーぱ) → ドーパミン (dopamine) → ノルアドレナリン (noradrenaline) を経て ア ドレナリン (adrenaline) になります。 6. 側鎖に S 原子を含むアミノ酸 システイン Cysteine Cys 英名 Cysteine の頭 3 文字 C 英名 Cysteine の 頭文字 MW = 121 pI = 5.07 2.5 構造としては、セリンの側鎖の O 原子が、同族の S にかわったもの。 また、有機化学では、立体配置を表すのに、R と S を用いるが、他のアミノ 酸が S 体(−COOH → R → −NH2 → H)であるのに対して、唯一の 例外 でシステインだけが R 体(側鎖 [−CH2SH] → −COOH → −NH2 → H)で ある。S 原子を含んでおきながら S 体でなく R 体と いうのは覚えづらいがし かたない。 側鎖の−SH は、他のシステインの−SH と結合して、−S−S−というジスルフィ ド結合を つくる。この結合は、タンパク質の形をつくるのに大きな寄与をし ている。 メチオニン Methionine Met 英名 Methionine の頭 3 文字 M 英名 Methionine の 頭文字 MW = 149 pI = 5.74 1.9 側鎖の末端が、メチル基 (−CH3 : Me) → S 原子 (thio) なので Methionine というネーミングは妙に納得。Cys と違って、S が入っていても S 体なのは、 側鎖に 2 つ −CH2− が入っているからです。 DNA から RNA、そしてペプチドになるわけですが、RNA からペプチドにな る 最初を表しているのはこのメチオニンです(ペプチド鎖の途中でもでてき ます。 念のため) 7. 側鎖に環構造を持つアミノ酸 フェニルアラニン Phe F Phenylalanine 英名 Phenylalanine の頭 3 文字 英名 Phenylalanine の頭である Phe は Fe と同じ発音であるこ とから MW = 165 pI = 5.48 2.8 アラニンの側鎖である−CH3 の 1 つの H をフェニル基(早い話が ベンゼン 環 : −C6H5)に置換したもの。というか、フェニルアラニンというのはそう いうネーミングなのです。 p 位に−OH がついたものは、(ベンゼン環でなくフェノールがついたもの が)前出のチロシンですね。 トリプトファン Trp 英名 Tryptophan の最初の方の 3 文字 W 環が 2 つなので W MW = 204 pI = 5.89 Tryptophan −0.9 一番構造の難しい(であろう)アミノ酸ですね。3 letters と 1 letter は、 Trp と W 。2 つ合わせて、World Trip と覚えます。環構造の部分は、 インド ール環と言います。 アミノ酸の名前の中で、唯一、"e" で終わらないアミノ酸です。ただ、スペ ルチェックの中には"e"をつけるよう要求するものもあるし、 英和辞典には "e"つきと両方が載っていたりします。 他にチロシンとヒスチジンが環構造をもつアミノ酸ですね。 環構造はかさだかいので、きつくないように、主鎖との間にはスペーサーとして −CH2−が 入っています。 8. 脂肪族の疎水性アミノ酸 バリン Val V Valine 英名 Valine の頭 3 文字 英名 Valine の頭文字 MW = 117 pI = 5.96 4.2 側鎖の形が V なので、覚えやすい(とのことですが、Y 字にも見えるのが難) ロイシン Leu L Leucine 英名 Leucine の頭 3 文字 英名 Leucine の頭文字 MW = 131 pI = 6.02 3.8 バリンで、側鎖にさらに−CH2−が増えたもの。 leu と綴ってロイと読むのは少々 違和感があるが、interleukine (インター ロイキン)なんてのもあるし、つまりは慣れ。 イソロイシン Ile I Isoleucine iso の i + ロイシン Leu から 英名 Isoleucine の頭文字 MW = 131 pI = 6.02 4.5 Val → Leu の −CH2− が増えるのを、別の形で実現したもの。 構造異性体 なので、iso がついている。 9. その他 プロリン Pro P Proline 英名 Proline の頭 3 文字 英名 Proline の頭文字 MW = 115 pI = 6.30 −1.6 他のアミノ酸と違い、第 1 級アミン (RNH2) でなくて 第 2 級 ア ミ ン (R2NH)。ペプチド鎖が形をとる際に、 鎖をヘアピンカーブさせるのに使わ れる。