TREONĪNS: ĪPAŠĪBAS, FUNKCIJAS, SADALĪŠANĀS, IEGUVUMI - BIOLOĢIJA - 2025

Treonīns (Thr, T) vai skābju Ls-treo-α-amino-β-butyric, ir viens no komponenta aminoskābes šūnu olbaltumvielām. Tā kā cilvēkiem un citiem mugurkaulniekiem nav biosintēzes ceļu tā ražošanā, treonīns tiek uzskatīts par vienu no 9 neaizvietojamajām aminoskābēm, kas jāiegūst, uzturā lietojot.

Treonīns bija pēdējais no 20 olbaltumvielās atklātajām parastām aminoskābēm - fakts, kas vēsturē notika vairāk nekā gadsimtu pēc asparagīna atklāšanas (1806), kas bija pirmā aprakstītā aminoskābe.

Treonīna aminoskābes struktūra (Avots: Clavecin caur Wikimedia Commons)

To 1936. gadā atklāja Viljams Cumming Rose, kurš izgudroja terminu "treonīns", pateicoties struktūras līdzībai, ko viņš atrada starp šo aminoskābi un treonskābi - savienojumu, kas iegūts no cukura treozes.

Treonīnam kā olbaltumvielu aminoskābei šūnās ir vairākas funkcijas, starp kurām ir glikoproteīnu tipisko ogļhidrātu ķēžu saistīšanas vieta un olbaltumvielu kināžu ar specifiskām funkcijām atpazīšanas vieta (treonīna / serīna kināzes olbaltumvielas).

Treonīns ir būtiska olbaltumvielu sastāvdaļa, piemēram, zobu emalja, elastīns un kolagēns, un tai ir arī svarīgas funkcijas nervu sistēmā. To lieto kā uztura bagātinātāju un kā trauksmes un depresijas fizioloģisko stāvokļu "mazinātāju".

raksturojums

Treonīns pieder pie polāro aminoskābju grupas, kurām ir R grupa vai sānu ķēde, kurai nav pozitīvu vai negatīvu lādiņu (neuzlādētas polārās aminoskābes).

Tās R grupas īpašības padara to par ļoti ūdenī šķīstošu aminoskābi (hidrofilu vai hidrofilu), kas attiecas arī uz pārējiem šīs grupas locekļiem, piemēram, cisteīnu, serīnu, asparagīnu un glutamīnu.

Treonīns kopā ar triptofānu, fenilalanīnu, izoleicīnu un tirozīnu ir viena no piecām aminoskābēm, kurai ir gan glikogēnas, gan ketogēnas funkcijas, jo attiecīgie starpprodukti, piemēram, piruvāts un sukcinil-CoA, tiek ražoti no tā metabolisma.

Šīs aminoskābes aptuvenā molekulmasa ir 119 g / mol; tāpat kā daudzām no neuzlādētajām aminoskābēm, tai ir izoelektriskais punkts ap 5.87, un tā biežums olbaltumvielu struktūrās ir tuvu 6%.

Daži autori treonīnu sagrupē kopā ar citām aminoskābēm ar “saldu” garšu, starp kurām, piemēram, ir serīns, glicīns un alanīns.

Uzbūve

Α-aminoskābēm, piemēram, treonīnam, ir vispārēja struktūra, tas ir, tas ir kopīgs visiem. Tas izceļas ar oglekļa atoma, kas pazīstams kā "α ogleklis", klātbūtni, kas ir hirāls un pie kura ir piestiprināti četri dažāda veida molekulas vai aizvietotāji.

Šis ogleklis dala vienu no savām saitēm ar ūdeņraža atomu, otru ar R grupu, kas raksturīga katrai aminoskābei, un pārējās divas aizņem aminogrupa (NH2) un karboksilgrupa (COOH), kas ir kopīgas visiem. aminoskābes.

Treonīna R grupai ir hidroksilgrupa, kas ļauj tai veidot ūdeņraža saites ar citām molekulām ūdens vidē. Tās identitāti var definēt kā spirta grupu (etanolu ar diviem oglekļa atomiem), kas ir zaudējusi vienu no saviem ūdeņražiem, lai pievienotos α oglekļa atomam (-CHOH-CH3).

Šī -OH grupa var kalpot par “tiltu” vai saistošu vietu ļoti daudzām molekulām (piemēram, oligosaharīdu ķēdes var tam pievienot glikoproteīnu veidošanās laikā), un tāpēc tā ir viena no tām, kas atbild par modificēti treonīna atvasinājumi.

Šīs aminoskābes bioloģiski aktīvā forma ir L-treonīns, un tā piedalās gan olbaltumvielu struktūru veidošanā, gan dažādos metabolisma procesos, kur tā darbojas.

Iespējas

Treonīns kā olbaltumvielu aminoskābe ir daļa no daudzu dabā esošo olbaltumvielu struktūras, kur tā nozīmīgums un bagātība ir atkarīga no tā proteīna identitātes un funkcijas, kuram tas pieder.

Papildus strukturālajām funkcijām olbaltumvielu peptīdu secības konformācijā treonīns veic arī citas funkcijas gan nervu sistēmā, gan aknās, kur tas piedalās tauku metabolismā un novērš to uzkrāšanos šajā orgānā.

Treonīns ir daļa no sekvencēm, kuras atpazīst serīna / treonīna kināzes, kuras ir atbildīgas par daudziem olbaltumvielu fosforilēšanās procesiem, kas ir svarīgas funkciju daudzkārtības un intracelulāro signālierīču regulēšanai.

To lieto arī dažu zarnu trakta un gremošanas traucējumu ārstēšanai, un ir pierādīts, ka tas ir noderīgs tādu patoloģisko stāvokļu kā nemiers un depresija mazināšanā.

L-treonīns tāpat ir viena no aminoskābēm, kas nepieciešama peļu embriju cilmes šūnu pluripotenta stāvokļa uzturēšanai - fakts, kas acīmredzot ir saistīts ar S-adenozilmetionīna metabolismu un histonu metilēšanas gadījumiem , kas ir tieši iesaistīti gēnu ekspresijā.

Rūpniecībā

Daudzu aminoskābju kopēja īpašība ir to spēja reaģēt ar citām ķīmiskajām grupām, piemēram, aldehīdiem vai ketoniem, veidojot daudzu savienojumu raksturīgās "garšas".

Starp šīm aminoskābēm ir treonīns, kas, tāpat kā serīns, dažu ēdienu grauzdēšanas laikā reaģē ar saharozi un rada “pirazīnus”, tipiskus grauzdētu produktu, piemēram, kafijas, aromātiskos savienojumus.

Treonīns ir sastopams daudzās dabiskas izcelsmes zālēs, kā arī daudzās uztura bagātinātāju receptēs, kuras tiek parakstītas pacientiem ar nepietiekamu uzturu vai kuriem ir slikta diēta ar šo aminoskābi.

Vēl viena no visbēdīgākajām L-treonīna funkcijām, kas laika gaitā pieaug, ir piedeva koncentrētas barības sagatavošanā cūku un mājputnu rūpniecībai.

L-treonīns šajās nozarēs tiek izmantots kā uztura bagātinātājs sliktu zāļu formās no olbaltumvielu viedokļa, jo tas sniedz ekonomiskas priekšrocības un mazina šo lauksaimniecības dzīvnieku patērētā kopproteīna trūkumus.

Parasti šo aminoskābi ražo galvenokārt mikrobu fermentācijas ceļā, un pasaules ražošanas dati lauksaimnieciskiem mērķiem 2009. gadā pārsniedza 75 tonnas.

Biosintēze

Treonīns ir viena no deviņām cilvēka neaizvietojamām aminoskābēm, kas nozīmē, ka ķermeņa šūnas to nevar sintezēt, un tāpēc tas jāiegūst no dzīvnieku vai augu izcelsmes olbaltumvielām, kas ar to tiek piegādātas. ikdienas uzturs.

Augi, sēnītes un baktērijas sintezē treonīnu pa līdzīgiem ceļiem, kas var nedaudz atšķirties viens no otra. Tomēr lielākā daļa šo organismu kā asinis ir prekursors ne tikai treonīnam, bet arī metionīnam un lizīnam.

Biosintētiskais ceļš mikrobos

L-treonīna biosintēzes ceļš mikroorganismos, piemēram, baktērijās, sastāv no piecām dažādām enzīmu katalizētām pakāpēm. Sākuma substrāts, kā apspriests, ir aspartāts, kuru fosforilē ar ATP atkarīgs aspartāta kināzes enzīms.

Šīs reakcijas rezultātā tiek iegūts metabolīts L-aspartilfosfāts (L-aspartil-P), kas kalpo par substrātu fermentam aspartila semialdehīda dehidrogenāzei, kas katalizē tā pārvēršanu aspartila semialdehīdā no NADPH atkarīgā veidā.

Aspartila semialdehīdu var izmantot gan L-lizīna biosintēzei, gan L-treonīna biosintēzei; šajā gadījumā molekulu L-homoserīna ražošanai izmanto no NADPH atkarīgs homoserīna dehidrogenāzes enzīms.

L-homoserīnu fosforilē līdz L-homoserīna fosfātam (L-homoserīns-P) ar ATP atkarīgu homoserīna kināzi, un minētais reakcijas produkts savukārt ir fermenta treonīna sintāzes substrāts, kas spēj sintezēt L-treonīnu.

L-metionīnu var sintezēt no iepriekšējā solī ražotā L-homoserīna, tāpēc tas ir “konkurējošs” ceļš L-treonīna sintēzei.

Šādā veidā sintezētu L-treonīnu var izmantot olbaltumvielu sintēzē vai arī pakārtoti glicīna un L-leicīna sintēzē - divas aminoskābes, kas ir svarīgas arī no olbaltumvielu viedokļa.

Regula

Ir svarīgi uzsvērt, ka trīs no pieciem fermentiem, kas baktērijās piedalās L-treonīna biosintēzē, reakcijas produkts regulē, izmantojot negatīvas atsauksmes. Tās ir aspartāta kināze, homoserīna dehidrogenāze un homoserīna kināze.

Turklāt šī biosintētiskā ceļa regulēšana ir atkarīga arī no citu ar to saistīto biosintētisko produktu šūnām, jo ​​L-lizīna, L-metionīna, L-izoleicīna un glicīna veidošanās ir atkarīga no L-treonīns.

Degradācija

Treonīnu var sadalīt divos dažādos veidos, iegūstot piruvātu vai sukcinil-CoA. Pēdējais ir vissvarīgākais treonīna katabolisma produkts cilvēkos.

Treonīna metabolisms notiek galvenokārt aknās, bet aizkuņģa dziedzeris, kaut arī mazākā mērā, arī piedalās šajā procesā. Šis ceļš sākas ar aminoskābes transportēšanu pa hepatocītu plazmas membrānu ar īpašu transportētāju palīdzību.

Piruvāta iegūšana no treonīna

Treonīna pārvēršana piruvātā notiek, pateicoties tā pārvēršanai glicīnā, kas notiek divos katalītiskos posmos, kas sākas ar 2-amino-3-ketobutirāta veidošanos no treonīna un ar fermenta treonīna dehidrogenāzes darbību.

Cilvēkiem šis ceļš veido tikai no 10 līdz 30% no treonīna katabolisma, tomēr tā nozīme ir saistīta ar organismu, par kuru tiek ņemts vērā, jo, piemēram, citiem zīdītājiem tas ir daudz kataboliski nozīmīgāks runājot.

Sukinil-CoA ražošana no treonīna

Treonīna oglekļa atomus, tāpat kā metionīnu, valīnu un izoleicīnu, izmanto arī sukcinila-CoA ražošanai. Šis process sākas ar aminoskābes pārvēršanu α-ketobutirātā, ko pēc tam izmanto kā substrātu α-keto skābes dehidrogenāzes fermentam, lai iegūtu propionil-CoA.

Treonīna pārveidošanu α-ketobutirātā katalizē ferments treonīna dehidrātāze, kas ietver vienas ūdens molekulas (H2O) un citas amonija jonu (NH4 +) zudumu.

Propionil-CoA tiek karboksilēts metilmalonil-CoA divpakāpju reakcijā, kurai nepieciešams ievadīt oglekļa atomu bikarbonāta (HCO3-) formā. Šis produkts kalpo kā atkarīgā metilmalonil-CoA mutāzes koenzīma B12 substrāts, kas "epimerizē" molekulu, lai iegūtu sukcinil-CoA.

Citi katabolisma produkti

Treonīna oglekļa skeletu var kataboliski izmantot acetil-CoA ražošanai, kam ir arī nozīmīga ietekme uz enerģētisko viedokli ķermeņa šūnās.

Dažos organismos treonīns darbojas arī kā substrāts dažiem biosintētiskiem ceļiem, piemēram, izoleicīnam. Šajā gadījumā, izmantojot 5 katalītiskās darbības, α-ketobutirātu, kas iegūts no treonīna katabolisma, var virzīt uz izoleicīna veidošanos.

Pārtika, kas bagāta ar treonīnu

Lai gan lielākajā daļā olbaltumvielu bagātā pārtika satur noteiktu procentuālo daudzumu no visām aminoskābēm, ir konstatēts, ka olas, piens, sojas pupas un želatīns ir īpaši bagāts ar treonīna aminoskābēm.

Treonīns ir arī tādu dzīvnieku gaļā kā vistas, cūkgaļa, truši, jēra gaļa un dažāda veida mājputni. Augu izcelsmes pārtikas produktos tas ir bagātīgs kāpostos, sīpolos, ķiplokos, mandelē un baklažānos.

Tas ir atrodams arī rīsos, kukurūzā, kviešu klijās, pākšaugu graudos un daudzos augļos, piemēram, zemenēs, banānos, vīnogās, ananāsos, plūmēs un citos ar olbaltumvielām bagātos riekstos, piemēram, valriekstos vai pistācijas, cita starpā.

Ieguvumi no tā uzņemšanas

Saskaņā ar Pasaules Pārtikas un lauksaimniecības veselības organizācijas (PVO, FAO) ekspertu komitejas teikto, treonīna ikdienas nepieciešamība vidējam pieaugušam cilvēkam ir aptuveni 7 mg uz ķermeņa svara kilogramu, kam vajadzētu būt ko iegūst no pārtikas, kas uzņemts kopā ar uzturu.

Šie skaitļi ir iegūti no eksperimentāliem datiem, kas iegūti pētījumos, kas veikti ar vīriešiem un sievietēm, kur šis treonīna daudzums ir pietiekams, lai sasniegtu pozitīvu slāpekļa līdzsvaru ķermeņa šūnās.

Tomēr pētījumi, kas veikti ar bērniem no 6 mēnešu līdz viena gada vecumam, parādīja, ka L-treonīna minimālās prasības tiem ir no 50 līdz 60 mg uz svara kilogramu dienā.

Starp galvenajiem ieguvumiem no uztura bagātinātāju vai zāļu ar īpašām receptēm, kas bagātas ar L-treonīnu, uzņemšanas ir amototrofiskās sānu sklerozes vai Lu Gehrig slimības ārstēšana.

Treonīna papildu piegāde veicina barības vielu uzsūkšanos zarnās un veicina arī aknu funkciju uzlabošanos. Tas ir svarīgi arī fosfātu grupu transportēšanai caur šūnām.

Trūkuma traucējumi

Maziem bērniem ir iedzimti treonīna metabolisma defekti, kas izraisa augšanas aizturi un citus saistītus vielmaiņas traucējumus.

Šīs aminoskābes nepilnības ir saistītas ar dažām neveiksmēm zīdaiņa svara pieaugumā, papildus citām patoloģijām, kas saistītas ar slāpekļa aizturi un tās zudumu urīnā.

Cilvēkiem, kas ievēro diētas ar zemu treonīna saturu, var būt vairāk pakļauti tauku aknām un dažām zarnu infekcijām, kas saistītas ar šo aminoskābi.

Atsauces

1. Barret, G., & Elmore, D. (2004). Aminoskābes un peptīdi. Kembridža: Cambridge University Press.
2. Borgonha, S., Regan, MM, Oh, SH, Condon, M., & Young, VR (2002). Treonīna nepieciešamība veseliem pieaugušajiem, kas iegūti ar 24 stundu indikatora aminoskābju līdzsvara paņēmienu. American Journal of Clinical Nutrition, 75 (4), 698–704.
3. Bredfords, H. (1931). Aminoskābju atklāšanas vēsture. II. Pārskats par aminoskābēm, kas kopš 1931. gada aprakstītas kā dabisko olbaltumvielu sastāvdaļas. Jaunumi olbaltumvielu ķīmijā, 81. – 171.
4. Champe, P., & Harvey, R. (2003). Aminoskābes Aminoskābes. Lippincott ilustrētajos pārskatos: Bioķīmija (3. izdevums, 1. – 12. Lpp.). Lippincott.
5. De Lange, CFM, Gillis, AM, & Simpson, GJ (2001). Treonīna uzņemšanas ietekme uz visa ķermeņa olbaltumvielu nogulsnēšanos un treonīna izmantošanu augošām cūkām, kuras baro attīrītu diētu. Journal of Animal Science, 79, 3087–3095.
6. Edelman, A., Blumenthal, D., & Krebs, E. (1987). Olbaltumvielu serīns / treonīna kināzes. Annu. Atkl., 56, 567–613.
7. Edsall, J. (1960). Aminoskābes, olbaltumvielas un vēža bioķīmija (241. sēj.) Londona: Academic Press, Inc.
8. House, JD, Hall, BN, & Brosnan, JT (2001). Treonīna metabolisms izolētos žurku hepatocītos. American Journal of Physiology - Endocrinology and Metabolism, 281, 1300–1307.
9. Hudson, B. (1992). Pārtikas olbaltumvielu bioķīmija. Springer-Science + Business Media, BV
10. Kaplans, M., un Flavins, M. (1965). Treonīna biosintēze. Ceļš sēnītēs un baktērijās un izomerizācijas reakcijas mehānisms. The Journal of Biological Chemistry, 240 (10), 3928–3933.
11. Kidd, M., & Kerr, B. (1996). L-treonīns mājputniem: pārskats. Applied Poultry Science, Inc., 358-367.
12. Pratt, E., Snyderman, S., Cheung, M., Norton, P., & Holt, E. (1954). Treonīna prasība normālam zīdainim. The Journal of Nutrition, 10 (56), 231. – 251.
13. Rigo, J., & Senterre, J. (1980). Optimāla treonīna uzņemšana priekšlaicīgi dzimušiem zīdaiņiem, kuri barojas ar perorālu vai parenterālu uzturu. Parenterālā un enterālā uztura žurnāls, 4. (1), 15–17.
14. Shyh-Chang, N., Locasale, JW, Lyssiotis, CA, Zheng, Y., Teo, RY, Ratanasirintrawoot, S.,… Cantley, LC (2013). Treonīna metabolisma ietekme uz S-adenozilmetionīnu un histonu metilēšanu. Zinātne, 339, 222–226.
15. Vickery, HB, & Schmidt, CLA (1931). Aminoskābju atklāšanas vēsture. Chemical Reviews, 9 (2), 169-318.
16. Tīmekļa MD. (nd). Saņemts 2019. gada 10. septembrī no www.webmd.com/vitamins/ai/ingredientmono-1083/threonine
17. Wormser, EH un Pardee, AB (1958). Treonīna biosintēzes regulēšana Escherichia coli. Bioķīmijas un biofizikas arhīvs, 78 (2), 416–432.
18. Xunyan, X., Quinn, P., & Xiaoyuan, X. (2012). Pētniecības vārti. Iegūts 2019. gada 10. septembrī no vietnes www.researchgate.net/figure/The-biosynthesis-pathway-of-L-reonine-The-pathway-consists-of-fi-ve-enzymatic-steps_fig1_232320671