Trimethylglycine

Trimethylglycine
Structuurformule en molecuulmodel
	Structuurformule van trimethylglycine in de betaïnevorm
Algemeen
Molecuulformule	C5H11NO2
IUPAC-naam	2-(trimethylammonio)ethanoaat
Andere namen	betaïne, TMG, glycinebetaïne, N,N,N-trimethylglycine
Molmassa	117,146 g/mol
SMILES	C[N+](C)(C)CC(=O)[O-]
CAS-nummer	107-43-7
PubChem	247
Wikidata	Q10860583
Portaal	Scheikunde

Trimethylglycine, ook bekend als betaïne, lycine, oxyneurine of onder de afkorting TMG, is een organische verbinding met de brutoformule: C₅H₁₁NO₂. De structuur van de verbinding wordt beter beschreven met: (CH₃)₃N⁺CH₂COO⁻. De oorspronkelijke naam van de verbinding was betaïne, naar de plant waaruit hij voor het eerst in de 19e eeuw geïsoleerd is: Beta vulgaris, of de suikerbiet). Bij neutrale pH bestaat de stof als het betaïne. De stof wordt ook vaak aangeduid met glycinebetaïne, om onderscheid te maken in de grote groep betaïnes die in biologische systemen kunnen voorkomen. In betaïnehydrochloride is de carbonzure groep geprotoneerd en is chloride aanwezig als tegenion. Dit hydrochloride is vaak de eerste relatief zuivere vorm waarin de stof kristalliseert bij zijn isolatie uit suikerbieten. Glycinebetaïne is een bijproduct van de suikerindustrie.

Trimethylglycine is verwant aan choline (trimethylaminoethanol), de carbonzuurgroep van trimethylglycine is daarin gereduceerd tot het alcohol. Na demethyleren van TMG ontstaat dimethylglycine. Gealkyleerde derivaten van trimethylglycine vinden toepassing als oppervlakte-actieve stof.

Bronnen

Trimethylglycine wordt door mensen via het voedsel opgenomen, zowel in de vorm van betaïne zelf als in de vorm van choline-achtige verbindingen. Vooral tarwe, spinazie, schaaldieren en kristalsuiker. Schattingen over de dagelijkse consumptie lopen uiteen van 0,1 tot 1 g/dag en zelfs tot 2,5 g/dag bij een dieet dat rijk is aan volkorenproducten of vis. De hoeveelheid is dus afhankelijk van de samenstelling van het voedsel, en misschien van de omstandigheden van groei of osmotische omstandigheden daarbij. Daarnaast kan TMG gevormd worden uit choline.

De omzetting van choline naar trimethylglycine is een twee-staps, enzymgekatalyseerd proces dat plaatsvindt in de lever en de nieren. Eerst wordt choline geoxideerd tot betaïnealdehyde. Deze reactie wordt uitgevoerd in de mitochondria door cholinedehydrogenase, EC 1.1.99.1. In een volgende stap wordt het aldehyde verder geoxideerd, ook in de mitochondria of in het cytoplasma door betaïnealdehydedehydrogenase (EC 1.1.1.8).

Functies

Van trimethylglycine zijn bij zoogdieren drie functies bekend.

Trimethylglycine is een organische, osmotisch actieve verbinding die onder andere voorkomt in de medullaire cellen in de nier als osmotisch tegenwicht voor extra-cellulaire hypertoniciteit
De tweede functie betreft het stabiliseren van de eiwitstructuur onder normaal denaturerende omstandigheden
Het fungeert als methyldonor in de biosynthese van methionine uit homocysteïne door betaïne-homocysteïne-methyltransferase (BHMT)

Gebruik als geneesmiddel

Trimethylglycine wordt ingezet ter bestrijding van hoge homocysteïnewaarden.^[1] Kilmer S. McCully, veronderstelde dat cholesterol en verstopte bloedvaten eerder symptomen waren dan de oorzaak van aandoeningen van het hart en wees homocysteïne aan als een waarschijnlijke boosdoener. Vanuit de daaropvolgende studies is een aantal behandelwijzen voortgekomen waarbij het verlagen van de homocysteïne-spiegel een wezenlijke bijdrage levert aan het geheel.

Betaïnehydrochloride (betaïne-HCl) is het chloridezout van trimethylglycine. Bij oraal gebruik wordt het vooral toegepast bij patiënten met een lage maagzuurproductie. Betaïne-HCl smaakt zuur, terwijl trimethylglycine zelf (betaïne-anhydraat) zoet smaakt, zij het met een metaalachtige nasmaak. Beide stoffen reageren als methyldonor.

Na afgifte van één methylgroep ontstaat uit trimethylglycine dimethylglycine, een natuurlijke remmer van betaïne-homocysteïne-methyltransferase. Hoewel dimethylglycine zelf ook als methyldonor zou kunnen optreden heeft het geen therapautische toepassingen bij hartziekten. Van dimethylglycine lijkt wel een positief effect uit te gaan bij kinderen met autisme. Trimethylglycine wordt, in combinatie met lysine, in grote hoeveelheden bij de intensieve veehouderij toegepast om de vleesproductie te versnellen. Bij het fokken van zalm wordt de stof toegepast om de overgang van zoet naar zout water soepeler te laten verlopen.

In laboratoriumstudies is trimethylglycine veelbelovend in de behandeling van non-alcoholische steatohepatitis.^[2]

Bij varkens leiden voedingssupplementen met trimethylglycine tot een vermindering van het vetweefsel. Dit is bij mensen niet bevestigd, noch in lichaamsgewicht, lichaamssamenstelling of basaal metabolisme.^[3]

Biochemische achtergronden

De functies van trimethylglycine hangen nauw samen met die van choline, foliumzuur, vitamine B12 en S-adenosyl methionine SAMe. Al deze stoffen kunnen optreden als methyldonor. Zij beschikken allemaal over makkelijk overdraagbare methylgroepen waarmee op celniveau noodzakelijk chemische omzettingen uitgevoerd kunnen worden. De overdracht van methylgroepen is nodig voor een goede leverfunctie, celdeling en ontgiftingsreacties. Trimethylglycine speelt ook een rol bij de vorming van carnitine en beschermt de nieren tegen beschadigingen.

Trimethylglycine doneert een methylgroep aan homocysteïne, waarbij methionine gevormd wordt in een door BHMT (betaïne-homocysteïne-methyltransferase, E.C. 2.1.1.5, een zinkmetallo-enzym) gekatalyseerde reactie. Methionine wordt vervolgens omgezet in SAMe door methionine-adenosyltransferase (MAT) waarbij magnesium en ATP een rol spelen als co-factoren.

Toepassingen in de moleculaire biologie

Trimethylglycine kan gebruikt worden als een initiator in het PCR-proces, evenals in allerlei daarop gebaseerde toerpassingen als DNA-sequencing. Op een nog niet opgehelderde manier draagt het bij in het voorkomen van secondaire structuren in het DNA en voorkomt zo problemen bij het dupliceren van GC-rijke gebieden.

Externe link

(en) USDA Database for the Choline Content of Common Foods - inclusief de gegevens over choline-metabolieten zoals betaïne, in 434 voedselbronnen.

Bronnen, noten en/of referenties

↑ Holm PI, Ueland PM, Vollset SE, Midttun O, Blom HJ, Keijzer MB, den Heijer M. (2005) Betaine and folate status as cooperative determinants of plasma homocysteine in humans. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 379-85. PMID 15550695
↑ Angulo P, Lindor KD (2001). Treatment of nonalcoholic fatty liver: present and emerging therapies. Semin Liver Dis 21 (1): 81–88. DOI: 10.1055/s-2001-12931.
↑ Schwab U, Törrönen A, Toppinen L, et al (November 2002). Betaine supplementation decreases plasma homocysteine concentrations but does not affect body weight, body composition, or resting energy expenditure in human subjects. Am. J. Clin. Nutr. 76 (5): 961–7. PMID 12399266.

[homocysteine-1] Holm PI, Ueland PM, Vollset SE, Midttun O, Blom HJ, Keijzer MB, den Heijer M. (2005) Betaine and folate status as cooperative determinants of plasma homocysteine in humans. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 379-85. PMID 15550695

[2] Angulo P, Lindor KD (2001). Treatment of nonalcoholic fatty liver: present and emerging therapies. Semin Liver Dis 21 (1): 81–88. DOI: 10.1055/s-2001-12931.

[pmid12399266-3] Schwab U, Törrönen A, Toppinen L, et al (November 2002). Betaine supplementation decreases plasma homocysteine concentrations but does not affect body weight, body composition, or resting energy expenditure in human subjects. Am. J. Clin. Nutr. 76 (5): 961–7. PMID 12399266.

[1]

[2]

[3]