Acide glutamique

L'acide glutamique (symbole Glu ou E) est un acide α-aminé qui est utilisé par presque tous les êtres vivants dans la biosynthèse des protéines. Ce n'est pas essentiel chez l'homme, ce qui signifie que le corps peut le synthétiser. C'est aussi un neurotransmetteur excitateur, en fait le plus courant, dans le système nerveux des vertébrés. Il sert de précurseur à la synthèse de l'acide gamma-aminobutyrique inhibiteur (GABA) dans les neurones GABA-ergiques.

Il a une formule C5H9O4N. La structure moléculaire pourrait être idéalisée comme HOOC-CH (NH2) - (CH2) 2-COOH, avec deux groupes carboxyle -COOH et un groupe amino -NH2. Cependant, dans les solutions aqueuses solides et légèrement acides, la molécule adopte une structure de zwitterion électriquement neutre - OOC-CH (NH +3) - (CH2) 2-COOH. Il est codé par les codons GAA ou GAG.

L'acide peut perdre un proton de son deuxième groupe carboxyle pour former la base conjuguée, le seul anion négatif glutamate -OOC-CH (NH +3) - (CH2) 2-COO-. Cette forme du composé est courante dans les solutions neutres. Le neurotransmetteur glutamate joue le rôle le plus important dans l'activation neurale. Cet anion est également responsable de la saveur salée (umami) de certains aliments et est utilisé dans les arômes de glutamate comme le MSG. En Europe, il est classé comme additif alimentaire E620. Dans les solutions hautement alcalines, le double anion négatif -OOC-CH (NH2) - (CH2) 2-COO-prévaut. Le radical correspondant au glutamate est appelé glutamyl.

Fonction et utilisation

-Métabolisme

Le glutamate est une substance importante dans le métabolisme cellulaire. Chez l'homme, les protéines alimentaires sont décomposées par digestion en acides aminés, qui servent de carburant métabolique pour d'autres rôles fonctionnels dans le corps. Un processus clé dans la dégradation des acides aminés est la transamination, où le groupe amino est transféré d'un acide aminé à un α-céto-acide, généralement catalysé par une transaminase. La réaction peut être généralisée comme telle:

Acide aminé R1 + acide R2-α-céto ⇌ acide R1-α-céto + acide R2-aminé

Un α-céto-acide courant est l'α-cétoglutarate, un intermédiaire dans le cycle de l'acide citrique. La transamination de l'α-cétoglutarate produit du glutamate. Le produit d'acide a-céto résultant est souvent également utile, qui peut contribuer en tant que carburant ou en tant que substrat pour d'autres processus de métabolisme. Les exemples sont les suivants:

Alanine + α-cétoglutarate ⇌ pyruvate + glutamate

Aspartate + α-cétoglutarate ⇌ oxaloacétate + glutamate

Le pyruvate et l'oxaloacétate sont des composants importants du métabolisme cellulaire et contribuent en tant que substrats ou intermédiaires à des processus fondamentaux tels que la glycolyse, la gluconéogenèse et le cycle de l'acide citrique.

Le glutamate joue également un rôle important dans l'élimination de l'excès ou des déchets d'azote du corps. Le glutamate subit une désamination, une réaction oxydative catalysée par la glutamate déshydrogénase, comme suit:

glutamate + H2O + NADP + → α-cétoglutarate + NADPH + NH3 + H +

L'ammoniac (sous forme d'ammonium) est ensuite principalement excrété sous forme d'urée, qui est produite dans le foie. Ainsi, la transamination peut être liée à la désamination, qui permet d'éliminer efficacement l'azote des groupes amine des acides aminés, via le glutamate comme intermédiaire, et finalement excrété du corps sous forme d'urée.

Le glutamate est également un neurotransmetteur, ce qui en fait l'une des molécules les plus abondantes du cerveau. Les tumeurs cérébrales malignes appelées gliome ou glioblastome tirent parti de ce phénomène en utilisant le glutamate comme source d'énergie, en particulier lorsque ces tumeurs deviennent plus dépendantes du glutamate en raison de mutations du gène IDH1.

-Neurotransmetteur

Le glutamate est le neurotransmetteur excitateur le plus abondant dans le système nerveux des vertébrés. Au niveau des synapses chimiques, le glutamate est stocké dans des vésicules. Les impulsions nerveuses provoquent la libération de glutamate de la cellule présynaptique. Le glutamate agit sur les récepteurs ionotropes et métabotropes (couplés aux protéines G). Dans la cellule postsynaptique opposée, les récepteurs du glutamate, tels que le récepteur NMDA ou le récepteur AMPA, se lient au glutamate et s'activent. En raison de son rôle dans la plasticité synaptique, le glutamate est impliqué dans des fonctions cognitives telles que l'apprentissage et la mémoire dans le cerveau. La forme de plasticité connue sous le nom de renforcement soutenu se produit au niveau des synapses glutamatergiques de l'hippocampe, du néocortex et d'autres parties du cerveau. Le glutamate agit non seulement comme un émetteur point à point, mais aussi en débordant de diaphonie synaptique entre les synapses où la sommation du glutamate libéré par une synapse voisine crée une signalisation extrasynaptique / une transmission de volume. De plus, le glutamate joue un rôle important dans la régulation du cône de croissance et la synaptogenèse au cours du développement cérébral, comme décrit à l'origine par Mark Mattson.

-Circuits de signalisation glutamatergiques non synaptiques dans le cerveau

Il a été démontré que le glutamate extracellulaire dans le cerveau de la drosophile régule le regroupement des récepteurs du glutamate postsynaptique, par le biais d'un processus de désensibilisation des récepteurs. Un gène exprimé dans les cellules gliales transporte activement le glutamate dans l'espace extracellulaire, tandis que dans le noyau accumbens stimulant les récepteurs métabotropiques du glutamate du groupe II, ce gène a diminué les niveaux de glutamate extracellulaire. Cela augmente la possibilité que ce glutamate extracellulaire joue un rôle «de type endocrinien» dans le cadre d'un système homéostatique plus large.
Précurseur du GABA

Le glutamate sert également de précurseur pour la synthèse de l'acide gamma-aminobutyrique inhibiteur (GABA) dans les neurones GABA-ergiques. Cette réaction est catalysée par la glutamate décarboxylase (GAD), qui est la plus abondante dans le cervelet et le pancréas.

Le syndrome de la personne raide est un trouble neurologique causé par des anticorps anti-GAD, qui entraîne une diminution de la synthèse du GABA et donc une diminution de la fonction motrice telle que la raideur musculaire et les spasmes. Étant donné que le pancréas a une GAD abondante, une destruction immunologique directe a lieu dans le pancréas et les patients auront un diabète sucré.

-Exhausteur de goût

L'acide glutamique, un constituant des protéines, est présent dans les aliments contenant des protéines, mais il ne peut être dégusté que s'il est présent sous une forme non liée. Des quantités importantes d'acide glutamique libre sont présentes dans une grande variété d'aliments, y compris les fromages et la sauce de soja, et l'acide glutamique est responsable de l'umami, l'un des cinq goûts de base du sens humain du goût. L'acide glutamique est souvent utilisé comme additif alimentaire et exhausteur de goût sous forme de sel de sodium, connu sous le nom de glutamate monosodique (MSG).

-Nutritif

Toutes les viandes, volailles, poissons, œufs, produits laitiers et kombu sont d'excellentes sources d'acide glutamique. Certains aliments végétaux riches en protéines servent également de sources. 30% à 35% du gluten (une grande partie des protéines du blé) est de l'acide glutamique. Quatre-vingt-quinze pour cent du glutamate dans l'alimentation sont métabolisés dans un premier passage par les cellules intestinales.

-Croissance végétale

Auxigro est une préparation pour la croissance des plantes qui contient 30% d'acide glutamique.

Spectroscopie RMN

Ces dernières années, de nombreuses recherches ont été menées sur l'utilisation du couplage dipolaire résiduel (RDC) dans la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN). Un dérivé d'acide glutamique, le poly-y-benzyl-L-glutamate (PBLG), est souvent utilisé comme milieu d'alignement pour contrôler l'échelle des interactions dipolaires observées.