stringtranslate.com

Тирозин

L -Тирозин или тирозин (символ Tyr или Y ) [2] или 4-гидроксифенилаланин — одна из 20 стандартных аминокислот , которые используются клетками для синтеза белков . Это незаменимая аминокислота с полярной боковой группой . Слово «тирозин» происходит от греческого tyros , что означает сыр , поскольку он был впервые обнаружен в 1846 году немецким химиком Юстусом фон Либихом в белке казеина сыра. [3] [4] Его называют тирозилом, когда его называют функциональной группой или боковой цепью. Хотя тирозин обычно классифицируется как гидрофобная аминокислота, он более гидрофильен, чем фенилаланин . [5] Он кодируется кодонами UAC и UAU в информационной РНК .

Однобуквенный символ Y был присвоен тирозину как ближайший по алфавиту из имеющихся букв. Обратите внимание, что T был отнесен к структурно более простому треонину, U избегался из-за его сходства с V для валина, W был отнесен к триптофану, а X был зарезервирован для неопределенных или атипичных аминокислот. [6] Также была предложена мнемоника t Y rosine. [7]

Функции

Помимо того, что тирозин является протеиногенной аминокислотой , он играет особую роль благодаря фенольной функциональности. Его гидроксильная группа способна образовывать сложноэфирную связь , в частности с фосфатом. Фосфатные группы передаются на тирозиновые остатки с помощью протеинкиназ . Это одна из посттрансляционных модификаций . Фосфорилированный тирозин встречается в белках, которые участвуют в процессах передачи сигнала .

Аналогичная функциональность присутствует также у серина и треонина , боковые цепи которых имеют гидроксильную группу, но являются спиртами . Фосфорилирование фрагментов этих трех аминокислот (включая тирозин) создает на их концах отрицательный заряд, который превышает отрицательный заряд единственных отрицательно заряженных аспарагиновой и глутаминовой кислот. Фосфорилированные белки сохраняют те же свойства, которые полезны для более надежных белок-белковых взаимодействий, благодаря фосфотирозину, фосфосерину и фосфотреонину. [8]

Сайты связывания сигнального фосфопротеина могут быть разнообразными по своей химической структуре. [9]

Фосфорилирование гидроксильной группы может изменить активность целевого белка или может стать частью сигнального каскада посредством связывания домена SH2 . [10]

Остаток тирозина также играет важную роль в фотосинтезе . В хлоропластах ( фотосистема II ) он выступает донором электронов при восстановлении окисленного хлорофилла . В этом процессе он теряет атом водорода своей фенольной ОН-группы. Этот радикал впоследствии восстанавливается в фотосистеме II четырьмя основными кластерами марганца . [11]

Диетические потребности и источники

Рекомендуемая норма потребления тирозина с пищей обычно рассчитывается вместе с фенилаланином . Оно варьируется в зависимости от метода расчета, однако идеальным соотношением этих двух аминокислот считается 60:40 (фенилаланин:тирозин), поскольку именно такой состав имеет организм человека. [12] Тирозин, который также может синтезироваться в организме из фенилаланина, содержится во многих высокобелковых пищевых продуктах, таких как мясо , рыба , сыр , творог , молоко , йогурт , арахис , миндаль , семена тыквы , семена кунжута , соевый белок и лимская фасоль . [13] [14] Например, яичный белок содержит около 250 мг на яйцо, [15] тогда как говядина, баранина, свинина, тунец, лосось, курица и индейка содержат около 500–1000 мг на 3 унции (85 г) порция. [15] [16]

Биосинтез

Растительный биосинтез тирозина из префената .

В растениях и большинстве микроорганизмов тирозин вырабатывается через префенат , промежуточный продукт шикиматного пути . Префенат подвергается окислительному декарбоксилированию с сохранением гидроксильной группы с образованием п -гидроксифенилпирувата, который переаминируется с использованием глутамата в качестве источника азота с образованием тирозина и α-кетоглутарата .

Млекопитающие синтезируют тирозин из незаменимой аминокислоты фенилаланина (Phe), которая поступает с пищей. Превращение Phe в Tyr катализируется ферментом фенилаланингидроксилазой , монооксигеназой. Этот фермент катализирует реакцию, вызывающую добавление гидроксильной группы к концу 6-углеродного ароматического кольца фенилаланина , в результате чего он становится тирозином.

Метаболизм

Превращение фенилаланина и тирозина в его биологически важные производные.

Фосфорилирование и сульфатирование

Некоторые остатки тирозина могут быть помечены (по гидроксильной группе) фосфатной группой ( фосфорилированы ) протеинкиназами . В своей фосфорилированной форме тирозин называется фосфотирозином . Фосфорилирование тирозина считается одним из ключевых этапов передачи сигнала и регуляции ферментативной активности. Фосфотирозин можно обнаружить с помощью специфических антител . Остатки тирозина также могут быть модифицированы путем добавления сульфатной группы — процесс, известный как сульфатирование тирозина . [17] Сульфатирование тирозина катализируется тирозилпротеинсульфотрансферазой (TPST). Подобно упомянутым выше антителам к фосфотирозину, недавно были описаны антитела, которые специфически обнаруживают сульфотирозин. [18]

Предшественник нейротрансмиттеров и гормонов

В дофаминергических клетках головного мозга тирозин превращается в L-ДОФА с помощью фермента тирозингидроксилазы (ТГ). ТГ — фермент, ограничивающий скорость, участвующий в синтезе нейромедиатора дофамина . Затем дофамин может превращаться в другие катехоламины , такие как норадреналин (норадреналин) и адреналин (адреналин).

Гормоны щитовидной железы трийодтиронин ( Т 3 ) и тироксин (Т 4 ) в коллоиде щитовидной железы также происходят из тирозина.

Прекурсор других соединений

Было показано, что латекс Papaver somniferum , опийного мака, превращает тирозин в алкалоид морфин , и был установлен путь биосинтеза от тирозина к морфину с использованием тирозина, меченного радиоактивным изотопом углерода-14, для отслеживания пути синтеза in vivo. . [22] Тирозин-аммиачная лиаза (TAL) представляет собой фермент, участвующий в биосинтезе природных фенолов. Он превращает L-тирозин в п-кумаровую кислоту . Тирозин также является предшественником пигмента меланина . Тирозин (или его предшественник фенилаланин) необходим для синтеза структуры бензохинона, которая является частью кофермента Q10 . [23] [24]

Деградация

Разложение тирозина до ацетоацетата и фумарата . Для пути разложения необходимы две диоксигеназы. Конечные продукты могут затем войти в цикл лимонной кислоты .

[ нужна цитата ]

Разложение L-тирозина (син. пара -гидроксифенилаланин) начинается с α-кетоглутарат-зависимого трансаминирования через тирозинтрансаминазу до пара -гидроксифенилпирувата . Позиционное описание para , сокращенно p , означает, что гидроксильная группа и боковая цепь фенильного кольца расположены напротив друг друга (см. иллюстрацию ниже).

Следующий этап окисления катализирует п -гидроксифенилпируватдиоксигеназа и отщепление гомогентизата CO 2 (2,5-дигидроксифенил-1-ацетат). [25] Чтобы расщепить ароматическое кольцо гомогентизата, необходима дополнительная диоксигеназа, гомогентизат-1,2-диоксигеназа . Таким образом, за счет включения дополнительной молекулы O 2 создается малеилацетоацетат .

Фумарилацетоацетат создается малеилацетоацетат - цис - транс -изомеразой путем вращения карбоксильной группы, созданной из гидроксильной группы путем окисления. Эта цис-транс- изомераза содержит глутатион в качестве кофермента . Фумарилацетоацетат окончательно расщепляется ферментом фумарилацетоацетатгидролазой за счет добавления молекулы воды.

При этом высвобождаются фумарат (также метаболит цикла лимонной кислоты) и ацетоацетат (3-кетобутироат). Ацетоацетат представляет собой кетоновое тело , которое активируется сукцинил-КоА, после чего может превращаться в ацетил-КоА , который, в свою очередь, может окисляться в цикле лимонной кислоты или использоваться для синтеза жирных кислот .

Флоретовая кислота также является метаболитом тирозина в моче у крыс. [26]

Орто- и мета-тирозин

Ферментативное окисление тирозина фенилаланингидроксилазой (вверху) и неэнизматическое окисление гидроксильными свободными радикалами (в центре и внизу).

Известны три структурных изомера L-тирозина. Помимо обычной аминокислоты L-тирозина, которая является пара-изомером ( пара -тир, п -тир или 4-гидроксифенилаланин), существуют два дополнительных региоизомера, а именно мета -тирозин (также известный как 3-гидроксифенилаланин , L-тирозин) . м -тирозин и м -тир) и орто -тирозин ( о -тир или 2-гидроксифенилаланин), встречающиеся в природе. Редкие изомеры м-тир и о-тир возникают в результате неферментативного свободнорадикального гидроксилирования фенилаланина в условиях окислительного стресса . [27] [28]

Медицинское использование

Тирозин является предшественником нейротрансмиттеров и повышает уровень нейротрансмиттеров в плазме (особенно дофамина и норадреналина) [29] , но практически не влияет на настроение у нормальных людей. [30] [31] [32]

Систематический обзор 2015 года показал, что «нагрузка тирозином резко противодействует ухудшению рабочей памяти и обработки информации, вызванному сложными ситуационными условиями, такими как экстремальная погода или когнитивная нагрузка », и, следовательно, «тирозин может принести пользу здоровым людям, подвергающимся суровым ситуационным условиям». [33]

Промышленный синтез

L-тирозин используется в фармацевтических препаратах , пищевых добавках и пищевых добавках . Раньше для производства L-тирозина использовались два метода. Первый предполагает экстракцию нужной аминокислоты из белковых гидролизатов с использованием химического подхода. Второй использует ферментативный синтез из фенольных соединений, пирувата и аммиака с использованием тирозинфеноллиазы . [34] Достижения в области генной инженерии и появление промышленной ферментации сместили синтез L-тирозина на использование модифицированных штаммов E. coli . [35] [34]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ab Фрей М.Н., Кетцле Т.Ф., Леманн М.С., Гамильтон В.К. (1973). «Прецизионное нейтронографическое определение структуры компонентов белка и нуклеиновых кислот. X. Сравнение кристаллической и молекулярной структур L-тирозина и гидрохлорида L-тирозина». Дж. Хим. Физ. 58 (6): 2547–2556. Бибкод : 1973JChPh..58.2547F. дои : 10.1063/1.1679537.
  2. ^ «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.
  3. ^ «Тирозин». Электронная энциклопедия Колумбии, 6-е изд . Infoplease.com — Издательство Колумбийского университета. 2007 . Проверено 20 апреля 2008 г.
  4. ^ Харпер Д. (2001). «Тирозин». Интернет-словарь этимологии . Проверено 20 апреля 2008 г.
  5. ^ «Аминокислоты - Тирозин». www.biology.arizona.edu . Проверено 31 января 2018 г.
  6. ^ «Комиссия IUPAC-IUB по биохимической номенклатуре: однобуквенное обозначение аминокислотных последовательностей» . Журнал биологической химии . 243 (13): 3557–3559. 10 июля 1968 г. doi : 10.1016/S0021-9258(19)34176-6 .
  7. ^ Шафран М (апрель 1998 г.). «Названия аминокислот и комнатные игры: от тривиальных названий до однобуквенного кода, названия аминокислот напрягают память студентов. Возможна ли более рациональная номенклатура?». Биохимическое образование . 26 (2): 116–118. дои : 10.1016/S0307-4412(97)00167-2.
  8. ^ Хантер Т (19 сентября 2012 г.). «Почему природа выбрала фосфат для модификации белков». Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 367 (1602): 2513–2516. дои : 10.1098/rstb.2012.0013. ISSN  0962-8436. ПМЦ 3415839 . ПМИД  22889903. 
  9. ^ Лу ЦзК, Цзян Ф, Ву Ю.Д. (11 декабря 2021 г.). «Прогнозирование сайтов связывания фосфатов в белок-белковых взаимодействиях, зависимых от фосфорилирования». Биоинформатика . 37 (24): 4712–4718. doi : 10.1093/биоинформатика/btab525. ISSN  1367-4811. ПМИД  34270697.
  10. ^ Лю Б.А., Нэш ПД (19 сентября 2012 г.). «Эволюция доменов SH2 и сигнальных сетей фосфотирозина». Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 367 (1602): 2556–2573. дои : 10.1098/rstb.2012.0107. ISSN  0962-8436. ПМЦ 3415846 . ПМИД  22889907. 
  11. ^ Барри Б.А. (январь 2015 г.). «Динамика реакции и протон-связанный перенос электронов: исследования переноса заряда на основе тирозина в природных и биомиметических системах». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1847 (1): 46–54. дои : 10.1016/j.bbabio.2014.09.003. ISSN  0006-3002. ПМИД  25260243.
  12. ^ Пенчарц П.Б., Сюй Дж.В., Болл РО (июнь 2007 г.). «Потребности в ароматических аминокислотах у здоровых людей». Журнал питания . 137 (6 Suppl 1): 1576S–1578S, обсуждение 1597S–1598S. дои : 10.1093/jn/137.6.1576S . ПМИД  17513429.
  13. ^ Инструмент ранжирования питательных веществ. MyFoodData.com. https://tools.myfooddata.com/nutrient-ranking-tool/tyrosine/all/highest
  14. ^ «Тирозин». Медицинский центр Университета Мэриленда . Архивировано из оригинала 4 июня 2013 г. Проверено 17 марта 2011 г.
  15. ^ ab 10 лучших продуктов с самым высоким содержанием тирозина
  16. ^ Инструмент ранжирования питательных веществ. MyFoodData.com. https://tools.myfooddata.com https://tools.myfooddata.com/nutrient-ranking-tool/tyrosine/meats/highest/ounces/common/no
  17. ^ Хоффайнс А.Дж., Дамок Э., Бриджес К.Г., Лири Дж.А., Мур К.Л. (декабрь 2006 г.). «Обнаружение и очистка тирозинсульфатированных белков с использованием нового моноклонального антитела против сульфотирозина». Журнал биологической химии . 281 (49): 37877–87. дои : 10.1074/jbc.M609398200 . ПМК 1764208 . ПМИД  17046811. 
  18. ^ Кэнан Ю, Гамильтон Р.А., Шерри Д.М., Аль-Убайди М.Р. (декабрь 2012 г.). «Сосредоточьтесь на молекулах: сульфотирозин». Экспериментальное исследование глаз . 105 : 85–6. дои : 10.1016/j.exer.2012.02.014. ПМЦ 3629733 . ПМИД  22406006. 
  19. ^ 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.
  20. ^ 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.
  21. ^ 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.
  22. ^ Баттерсби А.Р., Бинкс Р., Харпер Б.Дж. (1962-01-01). «692. Биосинтез алкалоидов. Часть II. Биосинтез морфина». Журнал Химического общества : 3534–3544. дои : 10.1039/JR9620003534. ISSN  0368-1769.
  23. ^ Бентингер М., Текле М., Даллнер Г. (май 2010 г.). «Коэнзим Q - биосинтез и функции». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 396 (1): 74–9. дои : 10.1016/j.bbrc.2010.02.147. ПМИД  20494114.
  24. ^ Акоста М.Дж., Васкес Фонсека Л., Десбатс М.А., Серкуа С., Зордан Р., Тревиссон Э. и др. (2016). «Биосинтез коэнзима Q в здоровье и болезни». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1857 (8): 1079–1085. дои : 10.1016/j.bbabio.2016.03.036 . ПМИД  27060254.
  25. ^ Зеа-Рей А.В., Крус-Камино Х., Васкес-Канту Д.Л., Гутьеррес-Гарсия В.М., Сантос-Гусман Х., Канту-Рейна С. (27 ноября 2017 г.). «Заболеваемость транзиторной неонатальной тирозинемией среди населения Мексики». Журнал врожденных ошибок метаболизма и скрининга . 5 : 232640981774423. doi : 10.1177/2326409817744230 .
  26. ^ Бут А.Н., Масри М.С., Роббинс Д.Д., Эмерсон О.Г., Джонс Ф.Т., ДеЭдс Ф. (1960). «Метаболизм тирозина в моче фенольной кислоты». Журнал биологической химии . 235 (9): 2649–2652. дои : 10.1016/S0021-9258(19)76930-0 .
  27. ^ Мольнар Г.А., Вагнер З., Марко Л., Ко Сеги Т., Мохас М., Кочис Б. и др. (ноябрь 2005 г.). «Экскреция орто-тирозина с мочой при сахарном диабете и почечной недостаточности: данные о выработке гидроксильных радикалов». Почки Интернешнл . 68 (5): 2281–7. дои : 10.1111/j.1523-1755.2005.00687.x . ПМИД  16221230.
  28. ^ Мольнар Г.А., Немеш В., Биро З., Лудани А., Вагнер З., Виттманн I (декабрь 2005 г.). «Накопление гидроксильных свободнорадикальных маркеров мета-, орто-тирозина и ДОФА в катарактальных хрусталиках сопровождается снижением содержания белка и фенилаланина в водорастворимой фазе». Свободные радикальные исследования . 39 (12): 1359–66. дои : 10.1080/10715760500307107. PMID  16298866. S2CID  31154432.
  29. ^ Расмуссен Д.Д., Ишизука Б., Куигли М.Э., Йен СС (октябрь 1983 г.). «Влияние приема тирозина и триптофана на концентрации катехоламинов в плазме и 3,4-дигидроксифенилуксусной кислоты». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 57 (4): 760–3. doi : 10.1210/jcem-57-4-760. ПМИД  6885965.
  30. ^ Литвуд П.Д., Поллет П. (1982). «Изменения настроения, вызванные диетой, у нормального населения». Журнал психиатрических исследований . 17 (2): 147–54. дои : 10.1016/0022-3956(82)90016-4. ПМИД  6764931.
  31. ^ Дейен Дж.Б., Орлебеке Дж.Ф. (1994). «Влияние тирозина на когнитивные функции и артериальное давление при стрессе». Бюллетень исследований мозга . 33 (3): 319–23. дои : 10.1016/0361-9230(94)90200-3. PMID  8293316. S2CID  33823121.
  32. ^ Либерман Х.Р., Коркин С., Спринг Б.Дж., Вуртман Р.Дж., Гроудон Дж.Х. (август 1985 г.). «Влияние пищевых предшественников нейромедиаторов на поведение человека». Американский журнал клинического питания . 42 (2): 366–70. дои : 10.1093/ajcn/42.2.366. ПМИД  4025206.
  33. ^ Юнг С.Е., Хасе А., Анн Хет Рот М (2015). «Поведенческие и когнитивные эффекты потребления тирозина у здоровых взрослых людей». Фармакология Биохимия и поведение . 133 : 1–6. дои : 10.1016/j.pbb.2015.03.008. PMID  25797188. S2CID  30331663.
  34. ^ аб Лютке-Эверсло Т., Сантос К.Н., Стефанопулос Г. (декабрь 2007 г.). «Перспективы биотехнологического производства L-тирозина и его применения». Прикладная микробиология и биотехнология . 77 (4): 751–62. дои : 10.1007/s00253-007-1243-y. PMID  17968539. S2CID  23088822.
  35. ^ Чавес-Бехар М., Баес-Виверос Дж., Мартинес А., Боливар Ф., Госсет Г. (2012). «Биотехнологическое производство L-тирозина и производных соединений». Технологическая биохимия . 47 (7): 1017–1026. doi :10.1016/j.procbio.2012.04.005.

Внешние ссылки