Тирозин
Тирози́н (α-амино-β-(п-гидроксифенил) пропионовая кислота, сокращения: Тир, Tyr, Y) — ароматическая альфа-аминокислота. Существует в двух оптически изомерных формах — L и D и в виде рацемата (DL). По строению соединение отличается от аминокислоты фенилаланина наличием фенольной гидроксильной группы в пара-положении бензольного кольца.
Тирозин | |
---|---|
![]() ![]() | |
Общие | |
Систематическое наименование | 2-амино-3-(4- гидроксифенил) пропановая кислота |
Сокращения | Тир, Tyr, Y UAU,UAC |
Хим. формула | C9H11NO3 |
Рац. формула | C9H11NO3 |
Физические свойства | |
Молярная масса | 181,19 г/моль |
Плотность | 1,456 г/см³ |
Термические свойства | |
Температура | |
• плавления | 343 °C |
Химические свойства | |
Константа диссоциации кислоты | 2,24 9,04 10,10 |
Изоэлектрическая точка | 5,66 |
Классификация | |
Рег. номер CAS | [60-18-4] |
PubChem | 6057 и 6942100 |
Рег. номер EINECS | 200—460-4 |
SMILES | |
InChI | |
ChEBI | 17895 и 58315 |
ChemSpider | 5833 |
Безопасность | |
NFPA 704 | |
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
![]() |
В составе белков и других соединений остаток молекулы тирозина принято называть тирозил.
Также известны биохимически менее важные мета- и орто- изомеры тирозина.
История
Тирозин впервые выделил — в 1846 году, из белка казеина, содержащегося в сыре, — немецкий химик Юстус фон Либих и он же дал аминокислоте название, происходящее от греческого слова «tyros», означающее «сыр»[1][2].
Функции
L-тирозин является протеиногенной аминокислотой и входит в состав белков всех известных живых организмов. Тирозин входит в состав ферментов, во многих из которых именно тирозину отведена ключевая роль в ферментативной активности и её регуляции. Местом атаки фосфорилирующих ферментов протеинкиназ часто является именно фенольный гидроксил остатков тирозина. Остаток тирозина в составе белков может подвергаться и другим посттрансляционным модификациям. В некоторых белках (резилин насекомых) присутствуют молекулярные сшивки, возникающие в результате посттрансляционной окислительной конденсации остатков тирозина с образованием дитирозина и тритирозина.
Остаток тирозина также играет важную роль в фотосинтезе. В хлоропластах (фотосистема II) он действует как донор 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.
Окрашивание в результате ксантопротеиновой качественной реакции на белки определяется преимущественно нитрованием остатков тирозина (нитруются также остатки фенилаланина, триптофана, и гистидина).
Биосинтез
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cc/Tyrosine_biosynthesis-ru.svg/400px-Tyrosine_biosynthesis-ru.svg.png)
В процессе биосинтеза тирозина промежуточными соединениями являются шикимат, хоризмат, префенат. Из центральных метаболитов тирозин в природе синтезируют микроорганизмы, грибы и растения. Животные не синтезируют тирозин de novo, но способны гидроксилировать незаменимую аминокислоту фенилаланин в тирозин. Более подробно биосинтез тирозина рассмотрен в статье шикиматный путь.
Тирозин относят к заменимым для человека и большинства других животных аминокислотам, так как в организме эта аминокислота образуется из другой (незаменимой) аминокислоты — фенилаланина.
Метаболизм
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e4/Conversion_of_phenylalanine_and_tyrosine_to_its_biologically_important_derivatives-ru.svg/800px-Conversion_of_phenylalanine_and_tyrosine_to_its_biologically_important_derivatives-ru.svg.png)
Фосфорилирование и сульфатирование
Некоторые из остатков тирозина могут быть помечены (по гидроксильной группе) фосфатной группой (фосфорилированной) протеинкиназами. В своей фосфорилированной форме тирозин называется фосфотирозином. Фосфорилирование тирозина считается одним из ключевых этапов передачи сигнала и регуляции ферментативной активности. Фосфотирозин может быть обнаружен с помощью специфических антител. Остатки тирозина также могут быть модифицированы путём добавления сульфатной группы (процесс, известный как сульфатирование тирозина)[3]. Сульфатирование тирозина катализируется тирозилпротеинсульфотрансферазой (TPST). Как и упомянутые выше антитела к фосфотирозину, недавно были описаны антитела, которые специфически обнаруживают сульфотирозин[4].
Предшественник нейротрансмиттеров и гормонов
В дофаминергических клетках головного мозга тирозин превращается в L-ДОФА с помощью фермента тирозингидроксилазы (TH). Это фермент, ограничивающий скорость, участвующий в синтезе нейромедиатора дофамина. Затем дофамин может быть преобразован в другие катехоламины, такие как норадреналин (норадреналин) и адреналин (адреналин).
Гормоны щитовидной железы трийодтиронин (Т3) и тироксин (Т4) в коллоиде щитовидной железы также являются производными веществами от тирозина.
Предшественник алкалоидов
Было показано, что латекс Papaver somniferum, опийного мака, превращает тирозин в алкалоид морфин, и был установлен биосинтетический путь от тирозина к морфину с использованием радиоактивно меченого углеродом-14 тирозина для изучения пути синтеза in vivo[5].
Предшественник природных фенолов
Тирозин-аммиачная лиаза (TAL) представляет собой фермент в пути биосинтеза природных фенолов. Он превращает L-тирозин в п-кумаровую кислоту.
Предшественник пигментов
Тирозин также является предшественником пигмента меланина.
Роль в синтезе коэнзима Q10
Тирозин (или его предшественник фенилаланин) необходим для синтеза структуры бензохинона, которая входит в состав кофермента Q10.
Деградация
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e1/Tyrosinedegradation2-ru.svg/745px-Tyrosinedegradation2-ru.svg.png)
В организм человека и других животных тирозин поступает с пищей. Также тирозин образуется из фенилаланина (реакция протекает в печени под действием фермента фенилаланин-4-гидроксилазы). Превращение фенилаланина в тирозин в организме в большей степени необходимо для удаления избытка фенилаланина, а не для восстановления запасов тирозина, так как тирозин обычно в достаточном количестве поступает с белками пищи, и его недостатка в организме, как правило, не возникает. Таким образом уменьшается избыток тирозина, образующегося при расщеплении белков. Тирозин путём переаминирования с α-кетоглутаровой кислотой превращается в 4-гидроксифенилпируват, который далее окисляется (с одновременной миграцией и декарбоксилированием кетокарбоксиэтильного заместителя) в гомогентизат. Гомогентизат через стадии образования 4-малеилацетоацетата и 4-фумарилацетоацетата распадается до фумарата и ацетоацетата. Окончательное разрушение этих продуктов происходит в цикле Кребса.
Таким образом, у животных и человека тирозин распадается до фумарата (превращается в оксалоацетат, являющийся субстратом глюконеогенеза) и ацетоацетата (повышает уровень кетоновых тел в крови), поэтому тирозин, а также превращающийся в него фенилаланин, по характеру катаболизма у животных относят к глюко-кетогенным (смешанным) аминокислотам (см. классификацию аминокислот).
Также известны и другие пути метаболизма тирозина в других организмах.
Орто- и мета-тирозин
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/aa/Phe_Tyr-ru.svg/500px-Phe_Tyr-ru.svg.png)
Известны три структурных изомера L-тирозина. В дополнение к распространенной аминокислоте L-тирозину, который является параизомером (пара-tyr, p-tyr или 4-гидроксифенилаланин), существуют два дополнительных региоизомера, а именно метатирозин (также известный как 3-гидроксифенилаланин, L-m-тирозин и m-tyr) иорто-тирозин (o-tyr или 2-гидроксифенилаланин), встречающийся в природе. Редкие изомеры m-tyr и o-tyr образуются в результате неферментативного свободнорадикального гидроксилирования фенилаланина в условиях окислительного стресса[6][7].
м-Тирозин и его аналоги (редкие в природе, но доступные синтетически) показаны при болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера и артрите[8].
Клиническое значение
С обменом тирозина связаны некоторые известные наследственные заболевания. При наследственном заболевании фенилкетонурии превращение фенилаланина в тирозин нарушено, и в организме происходит накопление фенилаланина и его метаболитов (фенилпируват, фениллактат, фенилацетат, орто-гидроксифенилацетат, фенилацетилглутамин), избыточное количество которых отрицательно сказывается на развитии нервной системы. При другом известном наследственном заболевании — алкаптонурии — нарушено превращение гомогентизата в 4-малеилацетоацетат.
Известно также несколько относительно редких заболеваний (тирозинемий), вызванных нарушениями обмена тирозина. Терапия этих заболеваний, как и фенилкетонурии, — диетическое ограничение белка.
Медицинское применение
Тирозин является предшественником нейротрансмиттеров и повышает уровни нейротрансмиттеров в плазме крови (особенно дофамина и норадреналина)[9], но практически не влияет на настроение у нормальных людей[10][11][12]. Ряд исследований показал, что тирозин полезен при стрессе, простуде, усталости, снижении веса из-за стресса — у мышей[13]; снижении уровня гормонов стресса[14] — у крыс; длительной работе и лишении сна[15][16] — у людей, улучшая их когнитивную и физическую работоспособность[11][17][18].
Тирозин, по-видимому, не оказывает какого-либо существенного влияния на когнитивную или физическую работоспособность в обычных обстоятельствах[19], но помогает лучше поддерживать рабочую память во время многозадачности[20].
Роль в питании
Вид продукта | Содержание, мг/100 г |
---|---|
Изолят соевого белка | 3222 |
Яичный белок сушёный | 3153 |
Спирулина сушёная | 2584 |
Арахисовая мука обезжиренная | 2122 |
Треска атлантическая вяленая и солёная | 2121 |
Кунжутная мука нежирная | 2100 |
Сыр пармезан твёрдый | 1995 |
Яйцо целое сушёное | 1981 |
Соевая мука обезжиренная | 1778 |
Молоко сухое обезжиренное | 1746 |
Тофу вялено-замороженный (коядофу) | 1604 |
L-тирозин является заменимой аминокислотой. Содержание в некоторых продуктах питания приведено в таблице[21][22].
Применение
Тирозин подавляет аппетит, способствует уменьшению отложения жиров, способствует выработке меланина и улучшает функции надпочечников, щитовидной железы и гипофиза.[источник не указан 5033 дня]
См. также
Примечания
Литература
- Тирозин // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
- Шапошников А. М. Тирозин // Большая медицинская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. Б. В. Петровский. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1985. — Т. 25 : Тениус — Углекислота. — 544 с. : ил.
- Report of Medical Research Council on the Dietary Management of PKU. Recommendations on the Dietary Management of PKU. Arch. Dis. Child. 1993: 68; 426-7.
- Dixon M., MacDonald A, White F. Disorders of Amino Acid Metabolism, Organic Acidemias and Urea Cycle Defects PKU in Lawson M, Shaw V (eds.). Clinical Paediatric Dietetics. Oxford:Blackwell Science, 2001,p233-294.
- Holme E, Linstedt S. Tyrosinemia Type I adn NTBC (2-(2-nitro-4-triflourom othylbenoyl)-1,3-cyclohexanedione). J. Inherit. Metab. Dis. 1998:21;507-517.
- Ellaway CJ., Holme E, Standing S. et al. Outcome of Tyrosinemia Type III. J. Inherit. Metab. Dis 2001:24;824-32.