TIROZIN: LASTNOSTI, STRUKTURA, FUNKCIJE, KORISTI - BIOLOGIJA - 2026

Tirozin (Tyr, Y) je ena od 22 aminokislin, ki sestavljajo proteine vseh celic v živih bitjih. Za razliko od drugih aminokislin, kot so valin, treonin, triptofan, levcin, lizin in druge, je tirozin "pogojno" esencialna aminokislina.

Ime "tirozin" izhaja iz grške besede "tiros", kar pomeni sir, saj so to aminokislino prvič odkrili v tej hrani. Izraz je leta 1846 skoval Liebig, ki je sir pomešal s kalijevim hidroksidom in dobil neznano spojino, težko topno v vodi.

Kemična zgradba aminokisline tirozin (vir: Clavecin via Wikimedia Commons)

Po prvotnem opisu so jo drugi raziskovalci, kot sta Warren de la Rue in Hinterberger, pridobili od kokoidnih žuželk in rogovskih proteinov. Njegova ločitev od hidrolize drugih beljakovin s klorovodikovo kislino je leta 1901 opisal Mörner.

Na splošno se ta aminokislina pridobi pri sesalcih zahvaljujoč hidroksilaciji fenilalanina, čeprav se v črevesju absorbira tudi iz beljakovin, zaužitih s hrano.

Tirozin ima v človeškem telesu več funkcij, med njimi so morda najpomembnejše substrati za proizvodnjo nevrotransmiterjev in hormonov, kot sta adrenalin in ščitnični hormon.

značilnosti

Tirozin tehta približno 180 g / mol, njegova R skupina ali stranska veriga pa ima konstanto disociacije pKa 10,07. Njegova relativna številčnost v celičnih beljakovinah ne presega 4%, ima pa več funkcij, ki so bistvene za človekovo fiziologijo.

Ta aminokislina spada v skupino aromatičnih aminokislin, v katerih najdemo tudi fenilalanin in triptofan. Člani te skupine imajo aromatične obroče v svojih R skupinah ali stranskih verigah in so na splošno hidrofobne ali apolarne aminokisline.

Tako kot triptofan tudi tirozin absorbira ultravijolično svetlobo in je eden izmed aminokislinskih ostankov, ki je odgovoren za absorbcijo svetlobe pri 280 nm številnih beljakovin, zaradi česar je koristen za njegovo karakterizacijo.

Velja za "pogojno" esencialno aminokislino, saj je njena biosinteza pri ljudeh odvisna od fenilalanina, esencialne aminokisline. Če telo izpolnjuje svoje dnevne potrebe po fenilalaninu, lahko tirozin sintetizira brez težav in ne omejuje aminokislin.

Če pa v prehrani primanjkuje fenilalanina, telo ne bo imelo neravnovesja le te aminokisline, ampak tudi tirozina. Pomembno je tudi opozoriti, da reakcija sinteze tirozina iz fenilalanina ni reverzibilna, zato tirozin ne more zadovoljiti celičnih potreb po fenilalaninu.

Tirozin spada tudi v skupino aminokislin z dvojno vlogo pri proizvodnji glikogenih in ketogenih presnovnih intermediatov, ki sodelujejo pri sintezi glukoze za možgane in pri tvorbi ketonskih teles v jetrih.

Struktura

Tako kot ostale aminokisline je tudi tirozin ali β-parahidroksifenil-α-amino propionska kislina α-aminokislina, ki ima osrednji atom ogljika, imenovan α ogljik in kiralni, saj je povezan s štirimi različni substituentni atomi ali molekule.

Ta kiralni ogljik je vezan na dve značilni skupini aminokislin: amino skupino (NH2) in karboksilno skupino (COOH). Eno od svojih vezi deli tudi z atomom vodika, preostalo vez pa zaseda skupina R ali pravilna stranska veriga vsake aminokisline.

V primeru tirozina to skupino sestavlja aromatični obroč, povezan s hidroksilno skupino (OH), ki ji daje sposobnost tvorjenja vodikovih vezi z drugimi molekulami in ji daje bistvene funkcionalne lastnosti za nekatere encime.

Lastnosti

Tirozin je temeljna sestavina številnih beljakovin z veliko raznolikostjo bioloških aktivnosti in funkcij.

Pri ljudeh in drugih sesalcih se ta aminokislina uporablja v živčnem in ledvičnem tkivu za sintezo dopamina, epinefrina in norepinefrina, treh povezanih kateholaminergičnih nevrotransmiterjev, ki imajo velik pomen za delovanje telesa.

Prav tako je bistvenega pomena za sintezo zaščite pred ultravijoličnim sevanjem (UV), kot je melanin; nekatera zdravila proti bolečinam, kot so endorfini in antioksidativne molekule, kot je vitamin E.

Na enak način ta aminokislina služi za sintezo tirozinskih, oktopaminskih in ščitničnih hormonov z organizacijo joda v tirozinskem ostanku tiroglobulina.

Tiramin je vazoaktivna molekula, ki jo najdemo v človeškem telesu, oktopamin pa je amin, ki je povezan z norepinefrinom.

Vse te funkcije tirozina so možne zahvaljujoč pridobivanju iz prehranskih beljakovin ali hidroksilaciji fenilalanina z jetri kot glavnim organom sistemske oskrbe omenjene aminokisline.

Funkcije v rastlinah

Tirozin in nekateri vmesni snovi, ki nastanejo med njegovo biosintezo, hranijo biosintetske poti presnovkov, specializiranih za obrambo, privabljanje opraševalcev, elektronski transport in strukturno podporo.

Biosinteza

Pri ljudeh dobimo tirozin iz prehrane ali ga v enem koraku sintetizirajo jetrne celice iz fenilalanina, esencialne aminokisline, skozi reakcijo, ki jo katalizira encimski kompleks fenilalanin hidroksilaza.

Ta kompleks ima oksigenazno aktivnost in je prisoten le v jetrih ljudi ali drugih sesalcev. Reakcija sinteze tirozina vključuje prenos kisikovega atoma v para pozicijo aromatičnega obroča fenilalanina.

Ta reakcija se zgodi istočasno, ko se z redukcijo drugega molekularnega atoma kisika tvori vodna molekula, redukcijsko moč pa zagotavlja neposredno NADPH, konjugiran z molekulo tetrahidropterina, ki je podobna folni kislini.

Biosinteza v rastlinah

V rastlinah se tirozin sintetizira de novo navzdol po poti "shikimata", ki napaja druge biosintetske poti za druge aromatične aminokisline, kot sta fenilalanin in triptofan.

V teh organizmih se sinteza začne iz spojine, znane kot "korizmat", ki je končni produkt shikimatske poti in poleg tega skupni predhodnik vseh aromatičnih aminokislin, nekaterih vitaminov in rastlinskih hormonov.

Horizmat se s katalitičnim delovanjem encima horizmatna mutaza pretvori v prefenat in to je prvi "zavzeti" korak v sintezi tirozina in fenilalanina v rastlinah.

Fenat se pretvori v tirozin z oksidativno dekarboksilacijo in transaminacijo, kar se lahko zgodi v poljubnem zaporedju.

V eni od biosintetskih poti lahko te korake katalizirajo specifični encimi, znani kot prefenat specifična tirozin dehidrogenaza (PDH) (ki pretvori prefenat v 4-hidroksifenilpiruvat (HPP)) in tirozin aminotransferaza (ki proizvaja tirozin iz HE ) oz.

Druga pot sinteze tirozina iz prefenata vključuje transaminacijo prefenata v neproteinogeno aminokislino imenovano L-arogenat, ki jo katalizira encim prefenat aminotransferaza.

L-arogenat se nato podvrže oksidativni dekarboksilaciji, da nastane tiroksin, reakcija, ki jo usmerja arogenatni encim tirozin dehidrogenaza, znan tudi kot ADH.

Rastline prednostno uporabljajo hidrogenatno pot, medtem ko večina mikrobov sintetizira tirozin iz HE, ki izhaja iz prefenata.

Uredba

Kot velja za večino biosintetskih poti aminokislin, imajo rastline strog sistem regulacije sinteze aromatičnih aminokislin, vključno s tirozinom.

Pri teh organizmih se regulacija pojavlja na številnih ravneh, saj mehanizmi, ki nadzirajo šikimatno pot, nadzorujejo tudi proizvodnjo tirozina, pot, za katero obstajajo tudi njihovi lastni mehanizmi regulacije.

Vendar so zahteve po tirozinu in s tem togost v regulaciji njegove biosinteze specifične za vsako rastlinsko vrsto.

Degradacija

Razgradnja ali katabolizem tirozina povzroči nastanek fumarata in acetoacetata. Prvi korak na tej poti je pretvorba aminokisline v 4-hidroksifenilpiruvat s citosolnim encimom, znanim kot tirozin aminotransferaza.

Ta aminokislina se lahko transaminira tudi v mitohondrijih hepatocitov z encimom aspartat aminotransferaza, čeprav ta encim v normalnih fizioloških pogojih ni zelo pomemben.

Skozi razgradnjo tirozina lahko nastane sukcinil acetoacetat, ki ga lahko dekarboksiliramo v sukcinil acetat. Sukcinil acetat je najmočnejši zaviralec encima, ki je odgovoren za sintezo hemske skupine, encima 5-aminolevulinske kisline dehidratataze.

Sinteza epinefrina in norepinefrina

Kot rečeno, je tirozin eden glavnih substratov za sintezo dveh zelo pomembnih nevrotransmiterjev za človeško telo: adrenalina in norepinefrina.

To sprva uporablja encim, znan kot tirozin hidroksilaza, ki lahko doda aromatični obroč dodatni hidroksilni skupini v R-skupino tirozina in tako tvori spojino, znano kot dopa.

Dopa povzroči dopamin, ko ga encimsko predela encim dopa dekarboksilaza, ki karboksilno skupino odstrani iz začetne aminokisline in se pridruži molekuli piridoksal fosfata (FDP).

Dopamin se nato pretvori v norepinefrin z delovanjem encima dopamin β-oksidaza, ki katalizira dodajanje hidroksilne skupine v -CH, ki je bil del R skupine tirozina in deluje kot "most" med aromatskim obročkom in α ogljik.

Epinefrin se pridobiva iz norepinefrina z delovanjem feniletanolaminske N-metiltransferaze, ki je odgovorna za S-adenozil-metionin odvisen prenos metilne skupine (-CH3) v prosto amino skupino norepinefrina.

Živila, bogata s tirozinom

Kot je razloženo zgoraj, je tirozin "pogojno" esencialna aminokislina, saj se v človeškem telesu sintetizira s hidroksilacijo fenilalanina, esencialne aminokisline.

Če torej vnos fenilalanina ustreza telesnim potrebam, tirozin ni omejujoč dejavnik za normalno delovanje celic. Tirozin pa se pridobiva tudi iz beljakovin, ki jih zaužijemo z vsakodnevno hrano.

Nekatere študije poročajo, da mora biti najmanjši dnevni vnos tirozina in fenilalanina med 25 in 30 mg na kilogram teže, zato naj bi povprečen človek zaužil več ali manj 875 mg tirozina na dan.

Živila z največjo vsebnostjo tirozina so sir in soja. Sem spadajo tudi goveje meso, jagnjetina, svinjina, piščanec in ribe.

Nekatera semena in oreški, kot so orehi, prav tako zagotavljajo velike količine te aminokisline, kot jajca, mlečni izdelki, zrna in žita.

Prednosti njegovega vnosa

Tirozin običajno uživamo v obliki prehranskih ali prehranskih dopolnil, posebej za zdravljenje patologije, znane kot fenilketonurija, ki jo trpijo pacienti, ki fenilalanina ne morejo ustrezno predelati in zato tirozina ne proizvajajo.

Mislimo, da povečanje količine zaužitega tirozina na dan lahko izboljša kognitivne funkcije, povezane z učenjem, spominom in budnostjo v stresnih pogojih, saj je njegov katabolizem povezan s sintezo nevrotransmiterjev adrenalina in noradrenalina.

Nekateri ljudje jemljejo tablete, bogate s tirozinom, da ostanejo pozorni čez dan, če so izgubili veliko spanja.

Ker ta aminokislina sodeluje pri tvorbi ščitničnega hormona, lahko njeno uživanje pozitivno vpliva na sistemsko presnovo.

Motnje pomanjkanja

Albinizem in alkaptonurija sta dve patologiji, povezani s presnovo tirozina. Prvi pogoj je povezan s pomanjkljivo sintezo melanina iz tirozina, drugi pa s pomanjkljivostmi pri razgradnji tirozina.

Za albinizem je značilno pomanjkanje pigmentacije na koži, torej bolniki, ki trpijo za njo, imajo bele lase in rožnato kožo, saj je melanin pigment, ki je odgovoren za zagotavljanje barve tem strukturam.

Ta patologija je povezana s pomanjkanjem encima tirozinaze, specifičnega za melanocite, ki je odgovoren za pretvorbo tirozina v DOPA-kinon, vmesni element pri sintezi melanina.

Simptomi alkaptonurije so očitni kot pretirana (temna) pigmentacija urina in pozno razvijajoči se artritis.

Druge presnovne patologije

Poleg tega obstajajo tudi druge motnje, povezane s presnovo tirozina, med katerimi so:

- Dedna tirozinemija tipa I: značilna je progresivna degeneracija jeter in disfunkcija ledvic

- Dedna tirozinemija tipa II ali Richner-Hanhartov sindrom: kar se kaže kot keratitis in ampularne lezije na dlaneh in podplatih stopal

- Tirozinemija tipa III: ki je lahko asimptomatska ali pa predstavlja kot duševno zaostalost

- "Hawkinsinuria": za katero je značilna presnovna acidoza v otroštvu in nezmožnost uspevanja v rasti

Obstajajo tudi druge prirojene napake v presnovi tirozina, ki so povezane s pomanjkanjem encimov, odgovornih za njegovo razgradnjo, na primer tirozin hidroksilaza, ki je odgovorna za prvi korak v sintezi dopamina iz tirozina.

Reference

1. Aders Plimmer, R. (1908). Kemijska ustava beljakovin. I. del, London, Velika Britanija: Longmans, Green in CO.
2. Chakrapani, A., Gissen, P., & McKiernan, P. (2012). Motnje presnove tirozina. Pri prirojenih presnovnih boleznih: diagnoza in zdravljenje (str. 265–276).
3. Kretchmer, N., Levine, S., McNamara, H., & Barnett, H. (1956). Nekateri vidiki presnove tirozina pri mladih. I. Razvoj tirozinskega oksidacijskega sistema v človeških jetrih. Časopis za klinične raziskave, 35 (10), 1089–1093.
4. La Du, B., Zannoni, V., Laster, L., & Seegmiller, E. (1958). Narava pomanjkljivosti presnove tirozina v Alkaptonuriji. Časopis za biološko kemijo, 230, 251-260.
5. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperjeva ilustrirana biokemija (28. izd.). McGraw-Hill Medical.
6. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerjeva načela biokemije. Izdaje Omega (5. izd.).
7. Schenck, Kalifornija, & Maeda, HA (2018). Biosinteza tirozina, metabolizem in katabolizem v rastlinah. Fitokemija, 149, 82–102.
8. Slominski, A., Zmijewski, MA, in Pawelek, J. (2012). L-tirozin in L-dihidroksifenilalanin kot hormonsko podobna regulatorja delovanja melanocitov. Raziskave pigmentnih celic in melanoma, 25 (1), 14–27.
9. Van de, G. (2018). Zdravstvena linija. Pridobljeno 16. septembra 2019 z www.healthline.com
10. Spletni MD. (drugo). Pridobljeno 15. septembra 2019 z www.webmd.com
11. Whitbread, D. (2019). Moji podatki o hrani. Pridobljeno 15. septembra 2019 z www.myfooddata.com