TIROZĪNS: RAKSTUROJUMS, STRUKTŪRA, FUNKCIJAS, PRIEKŠROCĪBAS - BIOLOĢIJA - 2025

Tirozīna (Tyr, Y) ir viens no 22 aminoskābēm, kas veido olbaltumvielas visu šūnu dzīvo būtņu. Atšķirībā no citām aminoskābēm, piemēram, valīna, treonīna, triptofāna, leicīna, lizīna un citām, tirozīns ir "nosacīti" neaizstājama aminoskābe.

Nosaukums "tirozīns" cēlies no grieķu vārda "tiros", kas nozīmē sieru, jo šī aminoskābe pirmo reizi tika atklāta šajā ēdienā. Terminu 1846. gadā izgudroja Lībigs, kurš sajauc sieru ar kālija hidroksīdu un ieguva nezināmu savienojumu, kas gandrīz šķīst ūdenī.

Aminoskābes tirozīna ķīmiskā struktūra (Avots: Clavecin caur Wikimedia Commons)

Pēc sākotnējā apraksta citi pētnieki, piemēram, Vorens de la Rue un Hinterbergers, ieguva to attiecīgi no kokosriekstu kukaiņiem un ragu olbaltumvielām. Tā atdalīšanos no citu olbaltumvielu hidrolīzes ar sālsskābi 1901. gadā aprakstīja Mörners.

Parasti šo aminoskābi zīdītājiem iegūst, pateicoties fenilalanīna hidroksilēšanai, kaut arī zarnās tā tiek absorbēta no olbaltumvielām, kuras patērē kopā ar pārtiku.

Tirozīnam ir vairākas funkcijas cilvēka ķermenī, un no tiem, iespējams, visatbilstošākie ir substrāti neirotransmiteru un hormonu, piemēram, adrenalīna un vairogdziedzera hormonu, ražošanai.

raksturojums

Tirozīns sver aptuveni 180 g / mol, un tā R grupas vai sānu ķēdes disociācijas konstante pKa ir 10,07. Tā relatīvais pārpalikums šūnu olbaltumvielās nepārsniedz 4%, bet tai ir vairākas funkcijas, kas ir būtiskas cilvēka fizioloģijai.

Šī aminoskābe pieder aromātisko aminoskābju grupai, kurā atrodami arī fenilalanīns un triptofāns. Šīs grupas dalībniekiem R grupās vai sānu ķēdēs ir aromātiski gredzeni, un tie parasti ir hidrofobiskas vai apolāras aminoskābes.

Tāpat kā triptofāns, tirozīns absorbē ultravioleto gaismu un ir viens no aminoskābju atlikumiem, kas atbild par daudzu olbaltumvielu gaismas absorbciju pie 280 nm, padarot to noderīgu tā raksturošanai.

To uzskata par "nosacīti" neaizvietojamu aminoskābi, jo tās biosintēze cilvēkiem ir atkarīga no fenilalanīna, neaizstājamās aminoskābes. Ja ķermenis atbilst ikdienas fenilalanīna prasībām, tirozīnu var sintezēt bez problēmām, un tas nav aminoskābes ierobežojošs.

Tomēr, ja uzturā trūkst fenilalanīna, organismā būs ne tikai šīs aminoskābes, bet arī tirozīna līdzsvara traucējumi. Ir arī svarīgi atzīmēt, ka tirozīna sintēzes reakcija no fenilalanīna nav atgriezeniska, tāpēc tirozīns nespēj apmierināt šūnu vajadzības pēc fenilalanīna.

Tirozīns pieder arī aminoskābju grupai ar divkāršu lomu glikogēnu un ketogēnu metabolisma starpproduktu ražošanā, kas ir iesaistīti glikozes sintēzē smadzenēm un ketonu ķermeņu veidošanā aknās.

Uzbūve

Tāpat kā pārējās aminoskābes, tirozīns vai β-parahidroksifenil-α-aminopropionskābe ir α-aminoskābe, kurai ir centrālais oglekļa atoms, ko sauc par α oglekli un kas ir hirāla, jo tā ir saistīta ar četrām dažādi aizvietotāju atomi vai molekulas.

Šis hirālais ogleklis ir piesaistīts divām raksturīgām aminoskābju grupām: aminogrupai (NH2) un karboksilgrupai (COOH). Tai ir arī viena no tās saitēm ar ūdeņraža atomu, un atlikušo saiti aizņem katras aminoskābes R grupa vai pareizā sānu ķēde.

Tirozīna gadījumā šo grupu veido aromātisks gredzens, kas saistīts ar hidroksilgrupu (OH), kas tai dod iespēju veidot ūdeņraža saites ar citām molekulām un kas tai piešķir būtiskas funkcionālās īpašības dažiem fermentiem.

Iespējas

Tirozīns ir daudzu olbaltumvielu pamatkomponents ar lielu bioloģisko aktivitāšu un funkciju daudzveidību.

Cilvēkiem un citiem zīdītājiem šo aminoskābi nervu un nieru audos izmanto dopamīna, epinefrīna un norepinefrīna - trīs saistītu kateholaminerģisko neirotransmiteru - sintēzei, kam ir liela nozīme ķermeņa funkcijās.

Tas ir svarīgi arī ultravioletā starojuma (UV) aizsarglīdzekļu, piemēram, melanīna, sintēzei; daži pretsāpju līdzekļi, piemēram, endorfīni, un antioksidantu molekulas, piemēram, E vitamīns.

Tādā pašā veidā šī aminoskābe kalpo tirozīna, oktopamīna un vairogdziedzera hormonu sintēzei, organizējot jodu tiroglobulīna tirozīna atlikumos.

Tyramine ir vasoaktīva molekula, kas atrodama cilvēka ķermenī, un oktopamīns ir amīns, kas saistīts ar norepinefrīnu.

Visas šīs tirozīna funkcijas ir iespējamas, pateicoties tā iegūšanai no uztura olbaltumvielām vai fenilalanīna hidroksilēšanai ar aknām kā galveno aminoskābes sistēmiskās piegādes orgānu.

Funkcijas augos

Tirozīns un daži no starpproduktiem, kas rodas tā biosintēzes laikā, pavada metabolītu biosintētiskos ceļus, kas specializējas aizsardzībā, apputeksnētāju piesaistē, elektroniskajā transportā un strukturālajā atbalstā.

Biosintēze

Cilvēkiem tirozīnu iegūst no uztura vai vienā solī sintezē aknu šūnas no fenilalanīna - neaizvietojamās aminoskābes, izmantojot reakciju, ko katalizē enzīma fenilalanīna hidroksilāzes komplekss.

Šim kompleksam ir oksigenāzes aktivitāte, un tas atrodas tikai cilvēku vai citu zīdītāju aknās. Pēc tam tirozīna sintēzes reakcija ietver skābekļa atoma pārvietošanu fenilalanīna aromātiskā gredzena para stāvoklī.

Šī reakcija notiek tajā pašā laikā, kad, samazinot citu molekulārā skābekļa atomu, veidojas ūdens molekula, un reducējošo jaudu tieši nodrošina NADPH, kas konjugēts ar tetrahidropterīna molekulu, kas ir līdzīga folijskābei.

Biosintēze augos

Augos tirozīns tiek sintezēts de novo lejup pa straumi no "shikimate" ceļa, kas baro citus biosintētiskos ceļus citām aromātiskām aminoskābēm, piemēram, fenilalanīnam un triptofānam.

Šajos organismos sintēze sākas no savienojuma, kas pazīstams kā “korizāts”, kas ir šikima ceļa gala produkts un turklāt visu aromātisko aminoskābju, noteiktu vitamīnu un augu hormonu kopējais priekštecis.

Horismāts tiek pārveidots par prehenātu ar fermenta horizāta mutāzes katalītisko darbību, un tas ir pirmais “apņēmīgais” solis tirozīna un fenilalanīna sintēzē augos.

Fenāts tiek pārveidots par tirozīnu ar oksidatīvas dekarboksilācijas un transaminēšanas palīdzību, kas var notikt jebkurā secībā.

Vienā no biosintētiskajiem ceļiem šos posmus var katalizēt ar specifiskiem fermentiem, kas pazīstami kā prefenātiem specifiska tirozīna dehidrogenāze (PDH) (kas pārvērš prenfenātu par 4-hidroksifenilpiruvātu (HPP)) un tirozīna aminotransferāzi (kas no HPP ražo tirozīnu) ), attiecīgi.

Cits tirozīna sintēzes ceļš no prefenāta ir saistīts ar prefenāta transaminēšanu uz ne-olbaltumvielu aminoskābi, ko sauc par L-arogenate, un to katalizē enzīma prephenate aminotransferāze.

Pēc tam L-aroģenāts tiek pakļauts oksidatīvai dekarboksilēšanai, lai iegūtu tiroksīnu - reakciju, ko vada arogenātiem specifiskais tirozīna dehidrogenāzes enzīms, kas pazīstams arī kā ADH.

Augi galvenokārt izmanto hidrogenāta ceļu, turpretī vairums mikrobu sintezē tirozīnu no prephenate atvasinātās HES.

Regula

Kā jau lielākajā daļā aminoskābju biosintēzes ceļu, augiem ir stingra aromātisko aminoskābju, tai skaitā tirozīna, sintēzes regulēšanas sistēma.

Šajos organismos regulēšana notiek daudzos līmeņos, jo mehānismi, kas kontrolē šikima ceļu, kontrolē arī tirozīna ražošanu - ceļu, kuram ir arī savi regulēšanas mehānismi.

Tomēr tirozīna prasības un tādējādi tās biosintēzes regulēšanas stingrība ir raksturīga katrai augu sugai.

Degradācija

Tirozīna sadalīšanās vai katabolisms rada fumarāta un acetoacetāta veidošanos. Pirmais solis šajā ceļā ir aminoskābes pārvēršana 4-hidroksifenilpiruvātā ar citosola fermentu, kas pazīstams kā tirozīna aminotransferāze.

Šo aminoskābi var arī transaminēt hepatocītu mitohondrijos ar enzīma aspartāta aminotransferāzi, lai gan normālos fizioloģiskos apstākļos šis ferments nav īpaši svarīgs.

Sadaloties tirozīnam, var iegūt sukcinil-acetoacetātu, ko var dekarboksilēt par sukcinilacetātu. Sukcinilacetāts ir visspēcīgākais enzīma, kas ir atbildīgs par hema grupas, fermenta 5-aminolevulīnskābes dehidrāzes, sintēzi.

Epinefrīna un norepinefrīna sintēze

Kā minēts, tirozīns ir viens no galvenajiem substrātiem divu cilvēka ķermenim ļoti svarīgu neirotransmiteru sintēzei: adrenalīns un noradrenalīns.

Sākotnēji to izmanto ferments, kas pazīstams kā tirozīna hidroksilāze, kas spēj pievienot papildu hidroksilgrupu tirozīna R grupas aromātiskajam gredzenam, tādējādi veidojot savienojumu, kas pazīstams kā dopa.

Dopa rada dopamīnu, kad to fermentatīvi apstrādā ferments dopa dekarboksilāze, kas no sākotnējās aminoskābes noņem karboksilgrupu un ir pelnījusi piridoksāla fosfāta (FDP) molekulu.

Pēc tam dopamīns tiek pārveidots par norepinefrīnu, izmantojot fermentu dopamīna β-oksidāzi, kas katalizē hidroksilgrupas pievienošanu -CH, kas bija daļa no tirozīna R grupas un kas darbojās kā "tilts" starp aromātisko gredzenu un α ogleklis.

Epinefrīnu iegūst no norepinefrīna, iedarbojoties ar fenileanolamīna N-metiltransferāzi, kas ir atbildīga par metilgrupas (-CH3) atkarīgu no S-adenozilmetionīna pārnešanu uz norepinefrīna brīvo aminogrupu.

Tirozīniem bagāti pārtikas produkti

Kā apspriests iepriekš, tirozīns ir "nosacīti" neaizvietojama aminoskābe, jo cilvēka ķermenī tas tiek sintezēts, aizstājot fenilalanīnu, neaizvietojamu aminoskābi.

Tāpēc, ja fenilalanīna uzņemšana atbilst ķermeņa vajadzībām, tirozīns nav šūnu normālas darbības ierobežojošs faktors. Tirozīns tomēr tiek iegūts arī no olbaltumvielām, kuras tiek patērētas ikdienas uzturā.

Daži pētījumi ziņo, ka gan tirozīna, gan fenilalanīna minimālajai dienas devai jābūt no 25 līdz 30 mg uz svara kilogramu, tāpēc vidusmēra cilvēkam dienā vajadzētu patērēt vairāk vai mazāk 875 mg tirozīna.

Pārtikas produkti ar vislielāko tirozīna saturu ir siers un soja. Tajos ietilpst arī liellopu gaļa, jēra gaļa, cūkgaļa, vistas gaļa un zivis.

Dažas sēklas un rieksti, piemēram, valrieksti, arī olās, piena produktos, graudos un graudaugos nodrošina ievērojamu daudzumu šīs aminoskābes.

Ieguvumi no tā uzņemšanas

Tirozīns parasti tiek patērēts uztura vai uztura bagātinātāju veidā, īpaši, lai ārstētu patoloģiju, kas pazīstama kā fenilketonūrija un ko cieš pacienti, kuri nespēj pienācīgi pārstrādāt fenilalanīnu un tāpēc neražo tirozīnu.

Tiek uzskatīts, ka dienā patērētā tirozīna daudzuma palielināšanās var uzlabot kognitīvās funkcijas, kas saistītas ar mācīšanos, atmiņu un modrību stresa apstākļos, jo tā katabolisms ir saistīts ar neirotransmiteru adrenalīna un noradrenalīna sintēzi.

Daži cilvēki lieto tirozīniem bagātas tabletes, lai dienas laikā saglabātu modrību, ja viņi ir zaudējuši ievērojamu miega daudzumu.

Tā kā šī aminoskābe piedalās vairogdziedzera hormonu veidošanā, tā patēriņš var pozitīvi ietekmēt sistēmisko metabolisma regulāciju.

Trūkuma traucējumi

Albīnisms un alkaptonūrija ir divas patoloģijas, kas saistītas ar tirozīna metabolismu. Pirmais nosacījums ir saistīts ar nepilnīgu melanīna sintēzi no tirozīna, un otrais ir saistīts ar tirozīna sadalīšanās defektiem.

Albīnismam raksturīgs pigmentācijas trūkums ādā, tas ir, pacientiem, kuri no tā cieš, ir balti mati un rozīga āda, jo melanīns ir pigments, kas atbild par šo struktūru krāsas nodrošināšanu.

Šai patoloģijai ir sakars ar melanocītiem specifiskā tirozīnīzes fermenta trūkumu, kas ir atbildīgs par tirozīna pārvēršanu DOPA-hinonā, kas ir starpprodukts melanīna sintēzē.

Alkahtūrūrijas simptomi ir acīmredzami kā pārspīlēta (tumša) urīna pigmentācija un novēloti attīstīts artrīts.

Citas vielmaiņas patoloģijas

Turklāt ir arī citi traucējumi, kas saistīti ar tirozīna metabolismu:

- I tipa iedzimta tirozinēmija: raksturīga progresējoša aknu deģenerācija un nieru darbības traucējumi

- II tipa iedzimta tirozinēmija vai Rihtera-Hanharta sindroms: tas ir acīmredzams kā keratīts un ampulārie bojājumi uz plaukstām un pēdu zolēm

- III tipa tiroinēmija: tā var būt bez simptomiem vai izpausties kā garīga atpalicība

- "Hawkinsinuria": raksturīga metaboliska acidoze bērnībā un nespēja attīstīties augšanā

Ir arī citi iedzimti tirozīna metabolisma defekti, kas saistīti ar trūkumiem fermentos, kas ir atbildīgi par tā sadalīšanos, piemēram, tirozīna hidroksilāze, kas ir atbildīga par pirmo soli dopamīna sintēzē no tirozīna.

Atsauces

1. Aders Plimmers, R. (1908). Olbaltumvielu ķīmiskā konstitūcija. I daļa. Londona, Lielbritānija: Longmans, Grīns un CO.
2. Čakrāpani, A., Gissen, P., un McKiernan, P. (2012). Tirozīna metabolisma traucējumi. Iedzimtu metabolisma slimību gadījumā: diagnostika un ārstēšana (265. – 276. Lpp.).
3. Kretchmer, N., Levine, S., McNamara, H., & Barnett, H. (1956). Atsevišķi tirozīna metabolisma aspekti jauniešiem. I. Tirozīna oksidējošās sistēmas attīstība cilvēka aknās. The Journal of Clinical Investigation, 35 (10), 1089–1093.
4. La Du, B., Zannoni, V., Laster, L., & Seegmiller, E. (1958). Tirozīna metabolisma defekta raksturs Alkaptonūrijā. Journal of Biological Chemistry, 230, 251–260.
5. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harpera ilustrētā bioķīmija (28. izdevums). McGraw-Hill Medical.
6. Nelsons, DL, & Cox, MM (2009). Lehingera bioķīmijas principi. Omega izdevumi (5. izdevums).
7. Schenck, CA, & Maeda, HA (2018). Tirozīnu biosintēze, metabolisms un katabolisms augos. Phytochemistry, 149, 82-102.
8. Slominski, A., Zmijewski, MA, & Pawelek, J. (2012). L-tirozīns un L-dihidroksifenilalanīns kā hormoniem līdzīgi melanocītu funkciju regulatori. Pigmenta šūnu un melanomas izpēte, 25. (1), 14–27.
9. Van de, G. (2018). Veselības līnija. Iegūts 2019. gada 16. septembrī no vietnes www.healthline.com
10. Tīmekļa MD. (nd). Iegūts 2019. gada 15. septembrī no vietnes www.webmd.com
11. Whitbread, D. (2019). Dati par manu ēdienu. Iegūts 2019. gada 15. septembrī no vietnes www.myfooddata.com