stringtranslate.com

Фенилаланин

Фенилаланин (символ Phe или F ) [3] — незаменимая α- аминокислота с формулой C
9ЧАС
11НЕТ
2. Его можно рассматривать как бензильную группу , заменяющую метильную группу аланина , или фенильную группу вместо терминального водорода аланина. Эта незаменимая аминокислота классифицируется как нейтральная и неполярная из-за инертной и гидрофобной природы бензильной боковой цепи. L -изомер используется для биохимического образования белков, кодируемых ДНК . Фенилаланин является предшественником тирозина , моноаминных нейромедиаторов дофамина , норэпинефрина (норадреналина) и эпинефрина (адреналина), а также биологического пигмента меланина . Он кодируется кодонами информационной РНК UUU и UUC.

Фенилаланин естественным образом содержится в молоке млекопитающих . Он используется в производстве продуктов питания и напитков и продается как пищевая добавка, поскольку является прямым предшественником нейромодулятора фенэтиламина . Как незаменимая аминокислота, фенилаланин не синтезируется de novo у людей и других животных, которые должны потреблять фенилаланин или белки, содержащие фенилаланин.

Однобуквенный символ F был присвоен фенилаланину из-за его фонетического сходства. [4]

История

Первое описание фенилаланина было сделано в 1879 году, когда Шульце и Барбьери идентифицировали соединение с эмпирической формулой C 9 H 11 NO 2 в сеянцах желтого люпина ( Lupinus luteus ). В 1882 году Эрленмейер и Липп впервые синтезировали фенилаланин из фенилацетальдегида , цианистого водорода и аммиака . [5] [6]

Генетический кодон для фенилаланина был впервые открыт Дж. Генрихом Маттеи и Маршаллом В. Ниренбергом в 1961 году. Они показали, что, используя мРНК для вставки множественных урациловых повторов в геном бактерии E. coli , они могут заставить бактерию производить полипептид, состоящий исключительно из повторяющихся аминокислот фенилаланина. Это открытие помогло установить природу кодирующих отношений , которые связывают информацию, хранящуюся в геномной нуклеиновой кислоте, с экспрессией белка в живой клетке.

Пищевые источники

Хорошими источниками фенилаланина являются яйца, курица, печень, говядина, молоко и соевые бобы. [7] Другим распространенным источником фенилаланина является все, что подслащено искусственным подсластителем аспартамом , например, диетические напитки , диетические продукты и лекарства; метаболизм аспартама производит фенилаланин как один из метаболитов соединения . [8]

Рекомендации по питанию

Совет по продовольствию и питанию (FNB) Института медицины США установил рекомендуемые нормы потребления (RDA) незаменимых аминокислот в 2002 году. Для фенилаланина и тирозина для взрослых в возрасте 19 лет и старше — 33 мг/кг массы тела в день. [9] В 2005 году DRI была установлена ​​на уровне 27 мг/кг в день (без тирозина), рекомендация ФАО / ВОЗ / УООН от 2007 года — 25 мг/кг в день (без тирозина). [10]

Другие биологические роли

L -фенилаланин биологически преобразуется в L - тирозин , еще одну из аминокислот, кодируемых ДНК. L -тирозин, в свою очередь, преобразуется в L -ДОФА , который далее преобразуется в дофамин , норадреналин (норадреналин) и адреналин (адреналин). Последние три известны как катехоламины .

Фенилаланин использует тот же активный транспортный канал, что и триптофан, для пересечения гематоэнцефалического барьера . В чрезмерных количествах добавки могут мешать выработке серотонина и других ароматических аминокислот [11] , а также оксида азота из- за чрезмерного использования (в конечном итоге, ограниченной доступности) связанных кофакторов, железа или тетрагидробиоптерина . [ необходима цитата ] Соответствующие ферменты для этих соединений — это семейство гидроксилаз ароматических аминокислот и синтаза оксида азота .


В растениях

Фенилаланин является исходным соединением, используемым в синтезе флавоноидов . Лигнан образуется из фенилаланина и тирозина . Фенилаланин преобразуется в коричную кислоту ферментом фенилаланинаммиаклиазой . [15]

Биосинтез

Фенилаланин биосинтезируется через шикиматный путь .

Фенилкетонурия

Генетическое заболевание фенилкетонурия (ФКУ) — это неспособность метаболизировать фенилаланин из-за недостатка фермента фенилаланингидроксилазы . Люди с этим заболеванием известны как «фенилкетонурики» и должны регулировать потребление фенилаланина. Фенилкетонурики часто используют анализы крови для контроля количества фенилаланина в крови. Результаты лабораторных исследований могут сообщать об уровнях фенилаланина с использованием мг/дл и мкмоль/л. Один мг/дл фенилаланина приблизительно эквивалентен 60 мкмоль/л.

(Редкая) «вариантная форма» фенилкетонурии, называемая гиперфенилаланинемией, вызвана неспособностью синтезировать кофактор, называемый тетрагидробиоптерин , который может быть восполнен. Беременные женщины с гиперфенилаланинемией могут проявлять схожие симптомы расстройства (высокий уровень фенилаланина в крови), но эти показатели обычно исчезают к концу беременности. Беременные женщины с ФКУ должны контролировать уровень фенилаланина в крови, даже если плод гетерозиготен по дефектному гену, поскольку плод может быть неблагоприятно затронут из-за незрелости печени. [ необходима медицинская цитата ]

Непищевым источником фенилаланина является искусственный подсластитель аспартам . Это соединение метаболизируется организмом в несколько химических побочных продуктов, включая фенилаланин. Проблемы распада, которые испытывают больные фенилкетонурией, связанные с накоплением фенилаланина в организме, также возникают при приеме аспартама, хотя и в меньшей степени. Соответственно, все продукты в Австралии, США и Канаде, содержащие аспартам, должны иметь маркировку: «Больные фенилкетонурией: содержит фенилаланин». В Великобритании продукты, содержащие аспартам, должны иметь панели ингредиентов, которые указывают на наличие «аспартама или E951» [16] , и они должны быть маркированы предупреждением «Содержит источник фенилаланина». В Бразилии этикетка «Contém Fenilalanina» (по-португальски «Содержит фенилаланин») также является обязательной для продуктов, которые его содержат. Эти предупреждения размещены, чтобы помочь людям избегать таких продуктов.

Д-,Л- иДЛ-фенилаланин

Стереоизомер D -фенилаланин (DPA) может быть получен обычным органическим синтезом , либо как отдельный энантиомер , либо как компонент рацемической смеси . Он не участвует в биосинтезе белка , хотя и обнаруживается в белках в небольших количествах - особенно в старых белках и пищевых белках , которые были обработаны . Биологические функции D -аминокислот остаются неясными, хотя D -фенилаланин обладает фармакологической активностью в отношении рецептора ниацина 2. [ 17]

DL -фенилаланин (DLPA) продается как пищевая добавка из-за его предполагаемой анальгетической и антидепрессивной активности, которая была подтверждена клиническими испытаниями. [18] [19] [20] DL -фенилаланин представляет собой смесь D -фенилаланина и L -фенилаланина. Предполагаемая анальгетическая активность DL -фенилаланина может быть объяснена возможной блокадой D -фенилаланином деградации энкефалина ферментом карбоксипептидазой А. [ 21] [22] Энкефалины действуют как агонисты мю- и дельта-опиоидных рецепторов , а агонисты этих рецепторов, как известно, оказывают антидепрессивное действие. [23] Механизм предполагаемой антидепрессивной активности DL -фенилаланина может также частично объясняться ролью предшественника L - фенилаланина в синтезе нейротрансмиттеров норадреналина и дофамина , хотя клинические испытания не обнаружили антидепрессивного эффекта только от L -фенилаланина. [18] Считается, что повышенные уровни норадреналина и дофамина в мозге оказывают антидепрессивный эффект. D -фенилаланин всасывается из тонкого кишечника и транспортируется в печень через портальное кровообращение . Небольшое количество D -фенилаланина, по-видимому, преобразуется в L -фенилаланин. D -фенилаланин распределяется по различным тканям организма через системный кровоток . По-видимому, он пересекает гематоэнцефалический барьер менее эффективно, чем L -фенилаланин, и поэтому небольшое количество принятой дозы D -фенилаланина выводится с мочой , не проникая в центральную нервную систему. [24]

L -фенилаланин является антагонистом α2δCa2 + кальциевых каналов с Ki 980 нМ. [ 25]

В мозге L -фенилаланин является конкурентным антагонистом в месте связывания глицина рецептора NMDA [26] и в месте связывания глутамата рецептора AMPA . [27] В месте связывания глицина рецептора NMDA L -фенилаланин имеет кажущуюся константу диссоциации равновесия (K B ) 573 мкМ, оцененную с помощью регрессии Шильда [28] , что значительно ниже концентрации L -фенилаланина в мозге, наблюдаемой при нелеченой фенилкетонурии человека . [29] L -фенилаланин также ингибирует высвобождение нейротрансмиттера в глутаматергических синапсах в гиппокампе и коре с IC 50 980 мкМ, концентрация в мозге, наблюдаемая при классической фенилкетонурии , тогда как D -фенилаланин оказывает значительно меньший эффект. [27]

Коммерческий синтез

L -фенилаланин производится для медицинских, кормовых и пищевых целей, таких как аспартам , в больших количествах с использованием бактерии Escherichia coli , которая естественным образом производит ароматические аминокислоты, такие как фенилаланин. Количество L -фенилаланина, производимого в коммерческих целях, было увеличено с помощью генной инженерии E. coli , например, путем изменения регуляторных промоутеров или увеличения числа генов , контролирующих ферменты, ответственные за синтез аминокислоты. [30]

Производные

Борофенилаланин (БФА) — дигидроксиборильное производное фенилаланина, используемое в нейтронной захватной терапии .

4-Азидо- L -фенилаланин — это неприродная аминокислота, входящая в состав белка и используемая в качестве инструмента для биоконъюгации в области химической биологии .

Ссылки

  1. ^ ab Ихлефельдт Ф.С., Петтерсен Ф.Б., фон Бонин А., Завадска М., Гёрбиц ПК (2014). «Полиморфы L-фенилаланина». Энджью. хим. Межд. Эд. 53 (49): 13600–13604. дои : 10.1002/anie.201406886. ПМИД  25336255.
  2. ^ Доусон Р. М. и др. (1959). Данные для биохимических исследований . Оксфорд: Clarendon Press.
  3. ^ "Номенклатура и символика аминокислот и пептидов". Совместная комиссия по биохимической номенклатуре IUPAC-IUB. 1983. Архивировано из оригинала 9 октября 2008 года . Получено 5 марта 2018 года .
  4. ^ "IUPAC-IUB Commission on Biochemical Nomenclature A One-Letter Notation for Amino Acid Sequences". Журнал биологической химии . 243 (13): 3557–3559. 10 июля 1968 г. doi : 10.1016/S0021-9258(19)34176-6 .
  5. ^ Thorpe TE (1913). Словарь прикладной химии. Longmans, Green, and Co. стр. 191–193 . Получено 2012-06-04 .
  6. ^ Plimmer RH (1912) [1908]. Plimmer RH, Hopkins FG (ред.). Химический состав белков. Монографии по биохимии. Том. Часть I. Анализ (2-е изд.). Лондон: Longmans, Green and Co., стр. 93–97 . Получено 04.06.2012 .
  7. ^ Росс Х. М., Рот Дж. (1 апреля 1991 г.). Диета для контроля настроения: 21 день для победы над депрессией и усталостью. Simon & Schuster. стр. 59. ISBN 978-0-13-590449-7.
  8. ^ Зерацки К. «Фенилаланин в диетической газировке: вреден ли он?». Клиника Майо . Получено 30 апреля 2019 г.
  9. ^ Институт медицины (2002). "Белки и аминокислоты". Диетические рекомендации по потреблению энергии, углеводов, клетчатки, жиров, жирных кислот, холестерина, белков и аминокислот . Вашингтон, округ Колумбия: The National Academies Press. стр. 589–768. doi :10.17226/10490. ISBN 978-0-309-08525-0.
  10. ^ Эланго Р., Болл РО., Пенчарц П.Б. (август 2012 г.). «Последние достижения в определении потребностей человека в белках и аминокислотах». British Journal of Nutrition . 108 (S2): S22–S30. doi : 10.1017/S0007114512002504 . ISSN  0007-1145. PMID  23107531.
  11. ^ Eriksson JG, Guzzardi MA, Iozzo P, Kajantie E, Kautiainen H, Salonen MK (2017-01-01). «Более высокая концентрация фенилаланина в сыворотке связана с более быстрым укорочением теломер у мужчин». The American Journal of Clinical Nutrition . 105 (1): 144–150. doi : 10.3945/ajcn.116.130468 . ISSN  0002-9165. PMID  27881392.
  12. ^ Бродли К.Дж. (март 2010 г.). «Сосудистые эффекты следовых аминов и амфетаминов». Фармакология и терапия . 125 (3): 363–375. doi :10.1016/j.pharmthera.2009.11.005. PMID  19948186.
  13. ^ Линдеманн Л., Хёнер М. К. (май 2005 г.). «Возрождение следовых аминов, вдохновленное новым семейством GPCR». Тенденции в фармакологических науках . 26 (5): 274–281. doi :10.1016/j.tips.2005.03.007. PMID  15860375.
  14. ^ Wang X, Li J, Dong G, Yue J (февраль 2014). «Эндогенные субстраты CYP2D мозга». European Journal of Pharmacology . 724 : 211–218. doi :10.1016/j.ejphar.2013.12.025. PMID  24374199.
  15. ^ Nelson DL, Cox MM (2000). Lehninger, Principles of Biochemistry (3-е изд.). Нью-Йорк: Worth Publishing. ISBN 1-57259-153-6.
  16. ^ "Аспартам". Великобритания: Агентство по стандартам пищевых продуктов. Архивировано из оригинала 2012-02-21 . Получено 2007-06-19 .
  17. ^ "D-фенилаланин: биологическая активность". Руководство IUPHAR/BPS по фармакологии . Получено 27 декабря 2018 г.
  18. ^ ab Wood DR, Reimherr FW, Wender PH (1985). «Лечение синдрома дефицита внимания с помощью DL-фенилаланина». Psychiatry Research . 16 (1). Elsevier BV: 21–26. doi :10.1016/0165-1781(85)90024-1. ISSN  0165-1781. PMID  3903813. S2CID  3077060.
  19. ^ Beckmann H, Strauss MA, Ludolph E (1977). «DL-фенилаланин у пациентов с депрессией: открытое исследование». Journal of Neural Transmission . 41 (2–3). Springer Science and Business Media LLC: 123–134. doi :10.1007/bf01670277. ISSN  0300-9564. PMID  335027. S2CID  5849451.
  20. ^ Бекманн Х., Афины Д., Олтяну М., Циммер Р. (1979). «DL-фенилаланин по сравнению с имипрамином: двойное слепое контролируемое исследование». Архив психиатрии и нервных расстройств . 227 (1). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 49–58. дои : 10.1007/bf00585677. ISSN  0003-9373. PMID  387000. S2CID  23531579.
  21. ^ "D-фенилаланин: клинические данные". Руководство IUPHAR/BPS по фармакологии . Получено 27 декабря 2018 г.
  22. ^ Christianson DW , Mangani S, Shoham G, Lipscomb WN (август 1989). "Связывание D-фенилаланина и D-тирозина с карбоксипептидазой A" (PDF) . Журнал биологической химии . 264 (22): 12849–12853. doi : 10.1016/S0021-9258(18)51564-7 . PMID  2568989.
  23. ^ Jelen LA, Stone JM, Young AH, Mehta MA (2022). «Опиоидная система при депрессии». Neuroscience & Biobehavioral Reviews . 140. Elsevier BV: 104800. doi : 10.1016/j.neubiorev.2022.104800 . ISSN  0149-7634. ​​PMC 10166717. PMID 35914624.  S2CID 251163234  . 
  24. ^ Lehmann WD, Theobald N, Fischer R, Heinrich HC (1983-03-14). "Стереоспецифичность кинетики плазмы фенилаланина и гидроксилирования у человека после перорального применения меченной стабильным изотопом псевдорацемической смеси L- и D-фенилаланина". Clinica Chimica Acta; Международный журнал клинической химии . 128 (2–3): 181–198. doi :10.1016/0009-8981(83)90319-4. ISSN  0009-8981. PMID  6851137.
  25. ^ Mortell KH, Anderson DJ, Lynch JJ, Nelson SL, Sarris K, McDonald H и др. (март 2006 г.). «Структурно-активностные связи альфа-аминокислотных лигандов для альфа2дельта-субъединицы потенциалзависимых кальциевых каналов». Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters . 16 (5): 1138–4111. doi :10.1016/j.bmcl.2005.11.108. PMID  16380257.
  26. ^ Глушаков АВ, Деннис DM, Мори TE, Самнерс C, Куккиара RF, Сьюберт CN и др. (2002). «Специфическое ингибирование функции рецептора N-метил-D-аспартата в нейронах гиппокампа крысы L-фенилаланином в концентрациях, наблюдаемых при фенилкетонурии». Молекулярная психиатрия . 7 (4): 359–367. doi : 10.1038/sj.mp.4000976 . PMID  11986979.
  27. ^ ab Глушаков АВ, Деннис DM, Самнерс C, Сьюберт CN, Мартынюк AE (апрель 2003 г.). «L-фенилаланин селективно подавляет токи в глутаматергических возбуждающих синапсах». Журнал исследований нейронауки . 72 (1): 116–124. doi :10.1002/jnr.10569. PMID  12645085. S2CID  42087834.
  28. ^ Глушаков АВ, Глушакова О, Варшней М, Баджпай ЛК, Самнерс К, Лайпис ПДж и др. (Февраль 2005 г.). «Долгосрочные изменения в глутаматергической синаптической передаче при фенилкетонурии». Мозг . 128 (Pt 2): 300–307. doi : 10.1093/brain/awh354 . PMID  15634735.
  29. ^ Möller HE, Weglage J, Bick U, Wiedermann D, Feldmann R, Ullrich K (декабрь 2003 г.). «Визуализация мозга и протонная магнитно-резонансная спектроскопия у пациентов с фенилкетонурией». Pediatrics . 112 (6 Pt 2): 1580–1583. doi :10.1542/peds.112.S4.1580. hdl : 11858/00-001M-0000-0010-A24A-C . PMID  14654669. S2CID  2198040.
  30. ^ Sprenger GA (2007). «Ароматические аминокислоты». Биосинтез аминокислот: пути, регуляция и метаболическая инженерия (1-е изд.). Springer. стр. 106–113. ISBN 978-3-540-48595-7.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме L-фенилаланин .