Leucin

Leucin(Leu, L) jeproteinogenní aminokyselinapatřící meziesenciální aminokyselinya musí proto být lidmi přijímán v potravě. Spolu svalinemaizoleucinemtvoří skupinuaminokyselin s rozvětveným řetězcem. Díky svémualifatickémupostrannímu řetězci se řadí mezihydrofobní aminokyseliny, a v proteinech je jeho hlavní rolí právě tvorbahydrofobníchinterakcí, jako je tomu v případěleucinového zipu, kterými se propojují některé proteiny interagující s DNA.
Leucin poprvé izolovalJoseph Louis Proustroku 1819 při studiu, čemu vděčí různé druhy sýrů své chuti, jelikož zjistil, že fermentací mléčnéhokaseinuaglutenuzpšeničnémouky lze získat kroměoxidu uhličitého,amoniakuakyseliny octovéi dvě další látky, které provizorně nazval jakokyselina(acide caséique, později určeno jako směs různých látek) aoxid(oxide caséeux, později určen jako leucin).O rok pozdějiHenri Braconnotlépe přečistil nově získanou bílou krystalickou látku a zjistil, že se nejedná o oxid a že obsahuje dusík; pojmenoval jileucinpodle řeckého slova pro bílou (λευκό).
Postranní řetězec leucinu je tvořen rozvětvenoualifatickouisobutylovouskupinou: (CH3)2CH–CH2–, což zajišťuje jehohydrofobnícharakter. Protožeisoleucinjeisomerleucinu, mají velmi podobné vlastnosti a stejnoumolekulovou hmotnost– při analýze proteinůhmotnostní spektrometriíje obtížné je navzájem odlišit, pokud se nezkoumá fragmentace jejich postranních řetězců, což pro náročnost provedení doposud není běžné.
Leucin se pro svůjhydrofobnícharakter vyskytuje především zabořený uvnitř proteinů, kde zprostředkováváhydrofobní interakce. Je málo reaktivní a většinou se proto neúčastníenzymatickýchreakcí přímo, ale může zajišťovat specifickou vazbu hydrofóbníchligandů, jako jsou napříkladlipidy. Ve většině hydrofóbních interakcí může být snadno nahrazen jinými hydrofóbními aminokyselinami. Protože se větví až na svém γ-uhlíku, tedy poměrně daleko odpeptidové kostry, má většíkonformačnívolnost než jinak podobnýisoleucinavalin, díky čemuž preferuje konformacialfa-helixoprotibeta-listu.Leucin má významnou roli v řadě proteinovýchstrukturních motivů.
Leucin je významný v některých strukturních motivech, jako jeleucinový zipnebo „repetice bohatá na leucin“ (leucine-rich repeat), kde zajišťuje hydrofobní interakce.
Leucinový zip se vyskytuje v řaděproteinů, které interagují sDNA(transkripční faktory), jedná se odimerizačnídoménu, pomocí které spolu interagují dva proteiny: každý z nich nesealfa-helixbohatý na leucin (většinou každá sedmá aminokyselina) Pravidelným opakováním leucinu vzniká na povrchu helixu hydrofobní pás, kterým se na sebe vážou. V dimerní formě jsou pak schopné interagovat se specifickými úseky DNA a např. tak ovlivňovat jejichtranskripci(transkripční faktory).
„Repetice bohatá na leucin“ (leucine-rich repeat) je další strukturní motiv bohatě využívající leucin, je složen z podjednotek (jeden listbeta-listu–smyčka-alfa-helix), které se skládají do útvaru připomínajícího podkovu. Leucin je zde hluboce zabořen mezi beta-listy a alfa-helixy, které stabilizujehydrofobnímiinferakcemi. Vnější strana tohoto strukturního motivu slouží pro interakce mezi proteiny, případně pro vazbu dalších molekul, vyskytuje se například vToll-like receptorech.
Leucin je klasifikován jakopřídatná látkaE641,patří mezi látky zvýrazňující chuť a vůni. Komerčně je získáván zglutenu,kaseinunebokeratinu. Používá se také jako přídatná látka v umělém sladidleaspartamu.
Leucin je hojně využíván jako součástdoplňků stravyv kulturistice, protože zvyšuje syntézu proteinů ve svalech a tím podporuje jejich růst. Svaly reagují na přísun energie a aminokyselin (stavebních bloků pro proteiny svalů), přičemž leucin má z aminokyselin největší efekt.Leucin ovšem nemůže být používán samotný, protože jeho metabolismus je úzce propojen svalinemaisoleucinem(se kterými tvoří skupinuaminokyselin s rozvětveným řetězcem– BCAA) a dodání leucinu sníží množství těchto aminokyselin vplazmě, typicky se proto podává směs leucin:valin:isoleucin 2:1:1. I když dodávání BCAA (tedy leucinu) má v krátkodobém horizontu pozitivní účinky, doposud (k 2014) neexistují dlouhodobé studie určující bezpečné a efektivní dávky.V kulturistice se jakodoplněk stravypoužívá takébeta-hydroxy-beta-methylbutyrát(HMB), což je produkt rozkladu leucinu a působí stejným mechanismem, jeho účinnost ale není dostatečně prostudovaná.
Protože se jedná oesenciální aminokyselinu, hladina dostupného leucinu je pečlivě hlídána, a zároveň slouží jako známka dostupnosti ostatních aminokyselin. V trávicím systému přítomnost leucinu vyvolává v buňkách odpověď zahrnující změnu syntézypeptidických hormonů: snižuje produkcighrelinu(signalizující hlad) a zvyšuje produkciinkretinu GLP-1(signalizující nasycení) aktivacíkinázymTOR. Leucin zároveň dokáže procházethematoencefalickou bariéroua stimulovat tak centra přímo v mozku, předevšímhypothalamusa tak regulovat příjem potravy.Leucin pomáhá při léčběcukrovky 2. typu, protože jednak zvyšuje produkciinzulinubeta buňkamia zároveň stimuluje přijímání glukózy svalovými buňkami, čímž tělu pomáhá zpracovávat krevní glukózu nezávisle na inzulínu a také zajišťuje ochranu před ztrátou svalové hmoty tím, že ve svalech aktivuje recyklaci glukózy stimulacíalaninového cyklu.
Leucin je pro lidiesenciální aminokyselina, proto musí být přijímán v potravě. Např. v sójových bobech, mase (hovězí, kuřecí prsa, losos), vejcích, arašídech, mandlích, čočce a cizrně.
Leucin je spolu s dalšímiaminokyselinami s rozvětveným řetězcemodbouráván vesvalech,tukové tkáni,ledvináchamozku, kde slouží jako zdroj energie, a ne vjátrech, jak je běžné pro ostatní aminokyseliny. Za degradaci je zodpovědnýdehydrogenázový komplex 2-ketokyselin s větveným řetězcem(BCKDC), rozklad postranní skupiny probíhá podobným postupem jakobeta-oxidacemastných kyselin a výsledným produktem jeacetylkoenzym A. Leucin je jednou ze dvou proteinogenních aminokyselin, které jsou výhradněketogenní(druhá jelyzin), při odbourávání leucinu tedy nevznikáglukóza, aleketolátkakyselina acetyloctováa jeho využívání jako zdroj energie vede keketóze.
Přidědičnénemoci javorového sirupu(nebolileucinóze) nemá tělo funkční komplex (BCKDC) rozkládajícíaminokyseliny s rozvětveným řetězcem, tedy i leucin, takže při příjmu potravin bohatých na leucin a hladovění (kdy se odbourávají proteiny) se v těle hromadí toxické meziprodukty, jejichž projevem je zápach moči připomínající javorový sirup (případně karamel nebo sušené hrušky). Bez léčby je nemoc smrtelná, léčba spočívá v dietě limitující příjem leucinu.