stringtranslate.com

Фенилаланин

Фенилаланин (обозначение Phe или F ) [3] представляет собой незаменимую α- аминокислоту с формулой C.
9ЧАС
11НЕТ
2. Его можно рассматривать как бензильную группу , замещающую метильную группу аланина , или фенильную группу вместо концевого 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 , моноаминовых нейротрансмиттеров дофамина , норадреналина (норадреналина) и адреналина (адреналина), а также биологического пигмента меланина . Он кодируется кодонами UUU и UUC .

Фенилаланин естественным образом содержится в молоке млекопитающих . Он используется при производстве продуктов питания и напитков и продается в качестве пищевой добавки из-за его обезболивающего и антидепрессивного действия. Это прямой предшественник нейромодулятора фенэтиламина , широко используемой пищевой добавки . Являясь незаменимой аминокислотой, фенилаланин не синтезируется de novo у людей и других животных, которым приходится потреблять фенилаланин или содержащие фенилаланин белки.

История

Первое описание фенилаланина было сделано в 1879 году, когда Шульце и Барбьери идентифицировали соединение с брутто-формулой C 9 H 11 NO 2 в проростках люпина желтого ( Lupinus luteus ). В 1882 году Эрленмейер и Липп впервые синтезировали фенилаланин из фенилацетальдегида , цианистого водорода и аммиака . [4] [5]

Генетический кодон фенилаланина был впервые обнаружен Дж. Генрихом Маттеем и Маршаллом В. Ниренбергом в 1961 году. Они показали, что, используя мРНК для вставки нескольких повторов урацила 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.

Диетические источники

Хорошими источниками фенилаланина являются яйца, курица, печень, говядина, молоко и соевые бобы. [6] Другим распространенным источником фенилаланина является все, что подслащено искусственным подсластителем аспартамом , например, диетические напитки , диетические продукты и лекарства; метаболизм аспартама приводит к образованию фенилаланина как одного из метаболитов соединения . [7]

Диетические рекомендации

Совет по продовольствию и питанию (FNB) Института медицины США установил рекомендуемые диетические нормы (RDA) для незаменимых аминокислот в 2002 году. Для фенилаланина плюс тирозин для взрослых 19 лет и старше — 33 мг/кг массы тела в день. [8] В 2005 году DRI установлена ​​на уровне 27 мг/кг в день (без тирозина), рекомендация ФАО / ВОЗ / УООН от 2007 года составляет 25 мг/кг в день (без тирозина). [9]

Другие биологические роли

L -фенилаланин биологически превращается в L - тирозин , еще одну аминокислоту, кодируемую ДНК. L -тирозин, в свою очередь, превращается в L -ДОФА , которая в дальнейшем превращается в дофамин , норадреналин (норадреналин) и адреналин (адреналин). Последние три известны как катехоламины .

Фенилаланин использует тот же активный транспортный канал, что и триптофан, для преодоления гематоэнцефалического барьера . В чрезмерных количествах добавки могут препятствовать выработке серотонина и других ароматических аминокислот [10], а также оксида азота из-за чрезмерного использования (в конечном итоге ограниченной доступности) связанных кофакторов, железа или тетрагидробиоптерина . [ нужна ссылка ] Соответствующими ферментами для этих соединений являются семейство гидроксилаз ароматических аминокислот и синтаза оксида азота .

В растениях

Фенилаланин является исходным соединением, используемым в синтезе флавоноидов . Лигнан является производным фенилаланина и тирозина . Фенилаланин превращается в коричную кислоту под действием фермента фенилаланинаммиаклиазы . [14]

Биосинтез

Фенилаланин биосинтезируется по шикиматному пути .

Фенилкетонурия

Генетическое заболевание фенилкетонурия (ФКУ) представляет собой неспособность метаболизировать фенилаланин из-за отсутствия фермента фенилаланингидроксилазы . Лица с этим расстройством известны как «фенилкетонурики», и им необходимо регулировать потребление фенилаланина. Пациенты с фенилкетонурией часто используют анализы крови для контроля количества фенилаланина в крови. Результаты лабораторных исследований могут указывать на уровни фенилаланина в мг/дл или мкмоль/л. Один мг/дл фенилаланина примерно эквивалентен 60 мкмоль/л.

(Редкая) «вариантная форма» фенилкетонурии, называемая гиперфенилаланинемией , вызвана неспособностью синтезировать кофактор , называемый тетрагидробиоптерином , который можно дополнять. У беременных женщин с гиперфенилаланинемией могут проявляться сходные симптомы заболевания (высокий уровень фенилаланина в крови), но эти показатели обычно исчезают в конце беременности. Беременные женщины с фенилкетонурией должны контролировать уровень фенилаланина в крови, даже если плод гетерозиготен по дефектному гену, поскольку на плод может отрицательно повлиять незрелость печени. [ нужна медицинская ссылка ]

Непищевым источником фенилаланина является искусственный подсластитель аспартам . Это соединение метаболизируется в организме с образованием нескольких химических побочных продуктов, включая фенилаланин. Проблемы распада фенилкетонуриков, 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: «Фенилкетонурия: содержит фенилаланин». В Великобритании на продуктах, содержащих аспартам, должны быть указаны ингредиенты, на которых указано наличие «аспартама или E951» [15] , и на них должно быть предупреждение «Содержит источник фенилаланина». В Бразилии маркировка «Contém Fenilalanina» (по-португальски «Содержит фенилаланин») также обязательна для продуктов, содержащих его. Эти предупреждения помещены, чтобы помочь людям избегать таких продуктов.

D- , L- и DL -фенилаланин

Стереоизомер D -фенилаланин (ДФА) может быть получен обычным органическим синтезом либо в виде отдельного энантиомера , либо в виде компонента рацемической смеси . Он не участвует в биосинтезе белков , хотя в небольших количествах обнаруживается в белках, особенно в старых белках и пищевых белках, подвергшихся обработке . Биологические функции D -аминокислот остаются неясными, хотя D -фенилаланин обладает фармакологической активностью в отношении ниацинового рецептора 2 . [16]

DL -фенилаланин (DLPA) продается как пищевая добавка из-за предполагаемого обезболивающего и антидепрессивного действия, подтвержденного клиническими испытаниями. [17] [18] [19] DL -фенилаланин представляет собой смесь D -фенилаланина и L -фенилаланина. Предполагаемая анальгетическая активность DL -фенилаланина может быть объяснена возможной блокировкой D - фенилаланином расщепления энкефалина ферментом карбоксипептидазой А. [20] [21] Энкефалины действуют как агонисты мю- и дельта-опиоидных рецепторов , а агонисты этих рецепторов, как известно, оказывают антидепрессивное действие. [22] Механизм предполагаемой антидепрессивной активности DL -фенилаланина также можно частично объяснить ролью предшественника L - фенилаланина в синтезе нейротрансмиттеров норадреналина и дофамина , хотя клинические испытания не обнаружили антидепрессивного эффекта L -фенилаланина . один. [17] Считается, что повышенный уровень норадреналина и дофамина в мозге оказывает антидепрессивное действие. D -Фенилаланин всасывается из тонкого кишечника и транспортируется в печень через портальное кровообращение . Небольшое количество D -фенилаланина, по-видимому, превращается в L -фенилаланин. D -Фенилаланин распределяется по различным тканям организма через системный кровоток . По-видимому, он преодолевает гематоэнцефалический барьер менее эффективно, чем L -фенилаланин, поэтому небольшое количество принятой внутрь дозы D -фенилаланина выводится с мочой , не проникая в центральную нервную систему. [23]

L -фенилаланин является антагонистом кальциевых каналов α 2 δ Ca 2+ с K i 980 нМ. [24]

В мозге L -фенилаланин является конкурентным антагонистом сайта связывания глицина рецептора NMDA [25] и сайта связывания глутамата рецептора AMPA . [26] В сайте связывания глицина рецептора NMDA L -фенилаланин имеет кажущуюся равновесную константу диссоциации (KB ) 573 мкМ, рассчитанную с помощью регрессии Шильда [27] , что значительно ниже, чем концентрация L -фенилаланина в мозге, наблюдаемая при необработанной фенилкетонурии человека . [28] L -фенилаланин также ингибирует высвобождение нейромедиатора в глутаматергических синапсах в гиппокампе и коре головного мозга с IC 50 980 мкМ, концентрация в мозге, наблюдаемая при классической фенилкетонурии , тогда как D -фенилаланин оказывает значительно меньший эффект. [26]

Коммерческий синтез

L -фенилаланин производится в больших количествах для медицинских, кормовых и пищевых целей, таких как аспартам , 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 промоторов или амплификации числа генов , контролирующих ферменты, ответственные за синтез аминокислоты. [29]

Производные

Боронофенилаланин (БФА) представляет собой дигидроксиборильное производное фенилаланина, используемое в нейтронозахватной терапии .

4-Азидо- L -фенилаланин представляет собой встроенную в белок неприродную аминокислоту, используемую в качестве инструмента для биоконъюгации в области химической биологии .

Рекомендации

  1. ^ аб Ильефельдт, Франциска Стефани; Петтерсен, Фредрик Бьярте; фон Бонин, Эйдан; Завадска, Малгожата; Гёрбиц, профессор Карл Хенрик (2014). «Полиморфы L-фенилаланина». Энджью. хим. Межд. Эд. 53 (49): 13600–13604. дои : 10.1002/anie.201406886. ПМИД  25336255.
  2. ^ Доусон RM и др. (1959). Данные для биохимических исследований . Оксфорд: Кларендон Пресс.
  3. ^ «Номенклатура и символика аминокислот и пептидов». Совместная комиссия IUPAC-IUB по биохимической номенклатуре. 1983. Архивировано из оригинала 9 октября 2008 года . Проверено 5 марта 2018 г.
  4. ^ Торп Т.Э. (1913). Словарь прикладной химии. Лонгманс, Грин и Ко, стр. 191–193 . Проверено 4 июня 2012 г.
  5. ^ Плиммер Р.Х. (1912) [1908]. Пламмер Р.Х., Хопкинс Ф.Г. (ред.). Химический состав белков. Монографии по биохимии. Том. Часть I. Анализ (2-е изд.). Лондон: Longmans, Green and Co., стр. 93–97 . Проверено 4 июня 2012 г.
  6. ^ Росс Х.М., Рот Дж. (1 апреля 1991 г.). Диета для контроля настроения: 21 день, чтобы победить депрессию и усталость. Саймон и Шустер. п. 59. ИСБН 978-0-13-590449-7.
  7. ^ Зерацкий, Кэтрин. «Фенилаланин в диетической газировке: вредно ли это?». Клиника Майо . Проверено 30 апреля 2019 г.
  8. ^ Институт медицины (2002). «Белки и аминокислоты». Диетическая норма потребления энергии, углеводов, клетчатки, жиров, жирных кислот, холестерина, белков и аминокислот . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. стр. 589–768. дои : 10.17226/10490. ISBN 978-0-309-08525-0.
  9. ^ Эланго, Раджавель; Болл, Рональд О.; Пенчарц, Пол Б. (август 2012 г.). «Последние достижения в определении потребностей человека в белках и аминокислотах». Британский журнал питания . 108 (С2): С22–С30. дои : 10.1017/S0007114512002504 . ISSN  0007-1145. ПМИД  23107531.
  10. ^ Эрикссон, Йохан Г; Гуццарди, Мария-Анжела; Иоццо, Патрисия; Каджантие, Ээро; Каутиайнен, Ханну; Салонен, Минна К (1 января 2017 г.). «Более высокая концентрация фенилаланина в сыворотке связана с более быстрым укорочением теломер у мужчин». Американский журнал клинического питания . 105 (1): 144–150. дои : 10.3945/ajcn.116.130468 . ISSN  0002-9165. ПМИД  27881392.
  11. ^ Бродли KJ (март 2010 г.). «Сосудистые эффекты следовых аминов и амфетаминов». Фармакология и терапия . 125 (3): 363–375. doi :10.1016/j.pharmthera.2009.11.005. ПМИД  19948186.
  12. ^ Линдеманн Л., Хонер MC (май 2005 г.). «Ренессанс следовых аминов, вдохновленный новым семейством GPCR». Тенденции в фармакологических науках . 26 (5): 274–281. doi :10.1016/j.tips.2005.03.007. ПМИД  15860375.
  13. ^ Ван X, Ли Дж, Донг Дж, Юэ Дж (февраль 2014 г.). «Эндогенные субстраты CYP2D мозга». Европейский журнал фармакологии . 724 : 211–218. дои : 10.1016/j.ejphar.2013.12.025. ПМИД  24374199.
  14. ^ Нельсон Д.Л., Кокс М.М. (2000). Ленинджер, Принципы биохимии (3-е изд.). Нью-Йорк: Стоит публикации. ISBN 1-57259-153-6.
  15. ^ «Аспартам». Великобритания: Агентство по пищевым стандартам. Архивировано из оригинала 21 февраля 2012 г. Проверено 19 июня 2007 г.
  16. ^ «D-фенилаланин: биологическая активность». Руководство IUPHAR/BPS по ФАРМАКОЛОГИИ . Проверено 27 декабря 2018 г.
  17. ^ Аб Вуд, Дэвид Р.; Раймхерр, Фред В.; Вендер, Пол Х. (1985). «Лечение синдрома дефицита внимания DL-фенилаланином». Психиатрические исследования . Эльзевир Б.В. 16 (1): 21–26. дои : 10.1016/0165-1781(85)90024-1. ISSN  0165-1781. PMID  3903813. S2CID  3077060.
  18. ^ Бекманн, Х.; Штраус, Массачусетс; Людольф, Э. (1977). «DL-Фенилаланин у пациентов с депрессией: открытое исследование». Журнал нейронной передачи . ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа». 41 (2–3): 123–134. дои : 10.1007/bf01670277. ISSN  0300-9564. PMID  335027. S2CID  5849451.
  19. ^ Бекманн, Гельмут; Афины, Дитер; Олтяну, Маргит; Циммер, Рейнхильд (1979). «DL-фенилаланин по сравнению с имипрамином: двойное слепое контролируемое исследование». Архив психиатрии и нервных расстройств . ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа». 227 (1): 49–58. дои : 10.1007/bf00585677. ISSN  0003-9373. PMID  387000. S2CID  23531579.
  20. ^ «D-фенилаланин: Клинические данные». Руководство IUPHAR/BPS по ФАРМАКОЛОГИИ . Проверено 27 декабря 2018 г.
  21. ^ Кристиансон Д.В. , Мангани С., Шохам Дж., Липскомб В.Н. (август 1989 г.). «Связывание D-фенилаланина и D-тирозина с карбоксипептидазой А» (PDF) . Журнал биологической химии . 264 (22): 12849–12853. дои : 10.1016/S0021-9258(18)51564-7 . ПМИД  2568989.
  22. ^ Джелен, Люк А.; Стоун, Джеймс М.; Янг, Аллан Х.; Мехта, Митул А. (2022). «Опиоидная система при депрессии». Неврологические и биоповеденческие обзоры . Эльзевир Б.В. 140 : 104800. doi : 10.1016/j.neubiorev.2022.104800 . ISSN  0149-7634. ПМЦ 10166717 . PMID  35914624. S2CID  251163234. 
  23. ^ Леманн, WD; Теобальд, Н.; Фишер, Р.; Генрих, ХК (14 марта 1983 г.). «Стереоспецифичность кинетики фенилаланина в плазме и гидроксилирования у человека после перорального применения меченной стабильными изотопами псевдорацемической смеси L- и D-фенилаланина». Клиника Химика Акта; Международный журнал клинической химии . 128 (2–3): 181–198. дои : 10.1016/0009-8981(83)90319-4. ISSN  0009-8981. ПМИД  6851137.
  24. ^ Мортелл К.Х., Андерсон DJ, Линч Дж.Дж., Нельсон С.Л., Саррис К., Макдональд Х., Сабет Р., Бейкер С., Оноре П., Ли Ч., Джарвис М.Ф., Гопалакришнан М. (март 2006 г.). «Связь между структурой и активностью альфа-аминокислотных лигандов субъединицы альфа2дельта потенциалзависимых кальциевых каналов». Письма по биоорганической и медицинской химии . 16 (5): 1138–4111. дои : 10.1016/j.bmcl.2005.11.108. ПМИД  16380257.
  25. ^ Глушаков А.В., Деннис Д.М., Мори Т.Е., Самнерс С., Куккьяра Р.Ф., Зойберт К.Н., Мартынюк А.Е. (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. дои : 10.1038/sj.mp.4000976 . ПМИД  11986979.
  26. ^ ab Глушаков А.В., Деннис Д.М., Самнерс С., Зойберт К.Н., Мартынюк А.Е. (апрель 2003 г.). «L-фенилаланин избирательно подавляет токи в глутаматергических возбуждающих синапсах». Журнал нейробиологических исследований . 72 (1): 116–124. дои : 10.1002/jnr.10569. PMID  12645085. S2CID  42087834.
  27. ^ Глушаков А.В., Глушакова О, Варшней М., Байпай Л.К., Самнерс С., Лайпис П.Дж., Эмбери Дж.Э., Бейкер С.П., Отеро Д.Х., Деннис Д.М., Зойберт К.Н., Мартынюк А.Е. (февраль 2005 г.). «Долгосрочные изменения глутаматергической синаптической передачи при фенилкетонурии». Мозг . 128 (Часть 2): 300–307. дои : 10.1093/brain/awh354 . ПМИД  15634735.
  28. ^ Мёллер Х.Э., Веглаге Дж., Бик У., Видерманн Д., Фельдманн Р., Ульрих К. (декабрь 2003 г.). «Визуализация мозга и протонная магнитно-резонансная спектроскопия у пациентов с фенилкетонурией». Педиатрия . 112 (6, ч. 2): 1580–1583. дои :10.1542/peds.112.S4.1580. hdl : 11858/00-001M-0000-0010-A24A-C . PMID  14654669. S2CID  2198040.
  29. ^ Шпренгер Г.А. (2007). «Ароматические аминокислоты». Биосинтез аминокислот: пути, регуляция и метаболическая инженерия (1-е изд.). Спрингер. стр. 106–113. ISBN 978-3-540-48595-7.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с L-фенилаланином .