TREONINAS: SAVYBĖS, FUNKCIJOS, SKILIMAS, NAUDA - BIOLOGIJA - 2025

Treonino (Thr, T) arba rūgšties-LS-treo α-amino-β-sviesto, yra viena iš aminorūgščių sudedamąsias dalis iš korinio ryšio baltymų. Kadangi žmogus ir kiti stuburiniai gyvūnai neturi biosintetinių būdų jo gamybai, treoninas laikomas viena iš 9 nepakeičiamų aminorūgščių, kurios turi būti įgytos laikantis dietos.

Treoninas buvo paskutinė iš 20 baltymuose aptinkamų įprastų aminorūgščių - tai įvyko daugiau kaip per šimtmetį po asparagino atradimo (1806 m.), Kuris buvo pirmoji aprašyta amino rūgštis.

Aminorūgšties treonino struktūra (šaltinis: „Clavecin“ per „Wikimedia Commons“)

Jį atrado William Cumming Rose 1936 m., Kuris sukūrė terminą „treoninas“ dėl struktūrinio panašumo, kurį rado tarp šios aminorūgšties ir treoninės rūgšties - junginio, gauto iš cukraus treoso.

Treoninas, kaip baltymo aminorūgštis, turi daugybę funkcijų ląstelėse, tarp kurių yra tipiškų glikoproteinų angliavandenių grandinių jungimosi vieta ir specifinių funkcijų baltymų kinazių (treonino / serino kinazių baltymai) atpažinimo vieta.

Treoninas taip pat yra svarbus baltymų, tokių kaip dantų emalis, elastinas ir kolagenas, komponentas, be to, jis atlieka svarbias nervų sistemos funkcijas. Jis naudojamas kaip maisto papildas ir kaip fiziologinių nerimo ir depresijos būsenų „palengviklis“.

charakteristikos

Treoninas priklauso polinių aminorūgščių grupei, turinčiai R grupę arba šoninę grandinę, kurioje nėra teigiamų ar neigiamų krūvių (neįkrautos polinės aminorūgštys).

Dėl R grupės savybių ji yra labai gerai vandenyje tirpi aminorūgštis (hidrofilinė arba hidrofilinė), kuri tinka ir kitiems šios grupės nariams, tokiems kaip cisteinas, serinas, asparaginas ir glutaminas.

Treoninas, kartu su triptofanu, fenilalaninu, izoleucinu ir tirozinu, yra viena iš penkių aminorūgščių, atliekančių ir gliukogeninę, ir ketogeninę funkciją, nes iš jo metabolizmo gaminami svarbūs tarpiniai produktai, tokie kaip piruvatas ir sukcinil-CoA.

Šios aminorūgšties molekulinė masė yra apytiksliai 119 g / mol; kaip ir daugelio neįkrautų aminorūgščių, jo izoelektrinis taškas yra apie 5,87, o jo baltymų struktūroje dažnis yra artimas 6%.

Kai kurie autoriai treoniną grupuoja kartu su kitomis „saldaus“ skonio amino rūgštimis, tarp jų, pavyzdžiui, serino, glicino ir alanino.

Struktūra

Α-amino rūgštys, tokios kaip treoninas, turi bendrą struktūrą, tai yra, yra bendros visiems. Tai išsiskiria tuo, kad yra anglies atomas, žinomas kaip „α anglis“, kuris yra chiralinis ir prie kurio yra prijungti keturi skirtingi molekulių ar pakaitų tipai.

Ši anglis turi vieną iš savo jungčių su vandenilio atomu, kitą su R grupe, būdingą kiekvienai aminorūgščiai, o kitas dvi užima amino (NH2) ir karboksilo (COOH) grupės, būdingos visiems. amino rūgštys.

Treonino R grupė turi hidroksilo grupę, leidžiančią vandeningoms jungtims sudaryti vandenilio ryšius su kitomis molekulėmis vandeninėje terpėje. Jo tapatumą galima apibrėžti kaip alkoholio grupę (etanolį, turintį du anglies atomus), praradusį vieną iš savo vandenilių, kad prisijungtų prie α anglies atomo (-CHOH-CH3).

Ši -OH grupė gali tarnauti kaip „tiltas“ arba surišimo vieta įvairiausioms molekulėms (pavyzdžiui, oligosachariidų grandinės gali būti prijungtos prie jos susidarant glikoproteinams), todėl ji yra viena iš tų, atsakingų už modifikuoti treonino dariniai.

Biologiškai aktyvi šios aminorūgšties forma yra L-treoninas ir būtent ji dalyvauja baltymų struktūrų formavime ir įvairiuose metaboliniuose procesuose, kur ji veikia.

funkcijos

Treoninas, kaip baltymo amino rūgštis, yra daugelio gamtoje esančių baltymų struktūros dalis, kur jo svarba ir turtingumas priklauso nuo baltymo, kuriam jis priklauso, tapatybės ir funkcijos.

Be savo struktūrinių funkcijų formuojant peptidinę baltymų seką, treoninas atlieka ir kitas funkcijas tiek nervų sistemoje, tiek kepenyse, kur dalyvauja riebalų apykaitoje ir neleidžia jiems kauptis šiame organe.

Treoninas yra dalis seinų, atpažįstamų serino / treonino kinazėmis, kurios yra atsakingos už daugybę baltymų fosforilinimo procesų, būtinų funkcijų daugybei ir tarpląsteliniams signaliniams įvykiams reguliuoti.

Jis taip pat naudojamas kai kuriems žarnyno ir virškinimo sutrikimams gydyti. Įrodyta, kad jis naudingas mažinant patologines sąlygas, tokias kaip nerimas ir depresija.

L-treoninas taip pat yra viena iš aminorūgščių, reikalingų palaikyti pelių embriono kamieninių ląstelių pluripotencinę būseną - faktas, kuris, matyt, susijęs su S-adenozilmetionino metabolizmu ir histono metilinimo procesais. , kurie tiesiogiai dalyvauja genų ekspresijoje.

Pramonėje

Bendra daugelio aminorūgščių savybė yra jų gebėjimas reaguoti su kitomis cheminėmis grupėmis, tokiomis kaip aldehidai ar ketonai, kad būtų būdingi daugelio junginių „skoniai“.

Tarp šių aminorūgščių yra treoninas, kuris, kaip ir serinas, skrudindamas tam tikrus maisto produktus, reaguoja su sacharoze ir sukuria „pirazinus“, tipiškus aromatinius skrudintų produktų, tokių kaip kava, junginius.

Treonino yra daugelyje natūralios kilmės vaistų, taip pat daugelyje maisto papildų preparatų, kurie skiriami pacientams, turintiems netinkamą mitybą arba dietams, kurių šios amino rūgštys yra prastos.

Kita žinomiausia L-treonino, kurio laikui bėgant vis daugėja, funkcijos yra priedas ruošiant koncentruotus pašarus kiaulėms ir paukštininkystės pramonei.

L-treoninas yra naudojamas šiose pramonės šakose kaip maisto papildas skurdžių formų baltymų požiūriu, nes jis suteikia ekonominių pranašumų ir palengvina šių ūkinių gyvūnų vartojamų žalių baltymų trūkumus.

Pagrindinė šios aminorūgšties gamybos forma paprastai vyksta fermentuojant mikrobus, o pasaulinės žemės ūkio produkcijos gamybos apimtys 2009 m. Viršijo 75 tonas.

Biosintezė

Treoninas yra viena iš devynių žmogaus organizmui būtinų aminorūgščių, o tai reiškia, kad jo negali sintetinti kūno ląstelės, todėl jis turi būti gaunamas iš gyvūninės ar augalinės kilmės baltymų, tiekiamų kartu su juo. dienos racionas.

Augalai, grybeliai ir bakterijos sintezuoja treoniną iš panašių būdų, kurie gali šiek tiek skirtis vienas nuo kito. Tačiau dauguma šių organizmų, kaip pirmtakas, prasideda nuo aspartato, ne tik treonino, bet ir metionino bei lizino.

Biosintetinis kelias mikrobuose

Mikroorganizmų, tokių kaip bakterijos, L-treonino biosintezės kelią sudaro penki skirtingi fermentų katalizuojami etapai. Pradinis substratas, kaip aptarta, yra aspartatas, kuris fosforilinamas ATP priklausomu aspartato kinazės fermentu.

Ši reakcija sukuria metabolitą L-aspartilo fosfatą (L-aspartil-P), kuris yra substrato fermentui aspartilo semialdehido dehidrogenazei, kuris katalizuoja jo virsmą aspartilo semialdehidu, priklausomu nuo NADPH.

Aspartilo semialdehidas gali būti naudojamas tiek L-lizino biosintezei, tiek L-treonino biosintezei; tokiu atveju molekulę naudoja nuo NADPH priklausomas homoserino dehidrogenazės fermentas L-homoserino gamybai.

L-homoserinas fosforilinamas į L-homoserino fosfatą (L-homoserinas-P) iš ATP priklausomos homoserino kinazės, o minėtas reakcijos produktas, savo ruožtu, yra fermento treonino sintazės, galinčio sintetinti L-treoniną, substratas.

L-metioninas gali būti sintetinamas iš L-homoserino, pagaminto ankstesniame etape, todėl jis yra „konkurencinis“ būdas L-treonino sintezei.

Tokiu būdu susintetintas L-treoninas gali būti naudojamas baltymų sintezei arba taip pat gali būti naudojamas pasroviui glicino ir L-leucino sintezei. Šios dvi aminorūgštys taip pat svarbios baltymų požiūriu.

Reglamentas

Svarbu pabrėžti, kad trys iš penkių fermentų, dalyvaujančių L-treonino biosintezėje bakterijose, yra kontroliuojami reakcijos produkto per neigiamus atsiliepimus. Tai yra aspartato kinazė, homoserino dehidrogenazė ir homoserino kinazė.

Be to, šio biosintetinio kelio reguliavimas taip pat priklauso nuo kitų su juo susijusių biosintetinių produktų ląstelių poreikio, nes L-lizino, L-metionino, L-izoleucino ir glicino susidarymas priklauso nuo L-treoninas.

Degradacija

Treoninas gali būti skaidomas dviem skirtingais būdais, gaunant piruvatą arba sukcinil-CoA. Pastarasis yra svarbiausias treonino katabolizmo produktas žmonėms.

Treonino metabolizmas vyksta daugiausia kepenyse, tačiau kasa, nors ir mažesniu mastu, taip pat dalyvauja šiame procese. Šis kelias prasideda aminorūgšties pernešimu per hepatocitų plazmos membraną specifiniais pernešėjais.

Piruvato gamyba iš treonino

Treoninas paverčiamas piruvatu dėl jo virsmo glicinu, kuris vyksta dviem kataliziniais etapais, kurie prasideda nuo treonino susidarant 2-amino-3-ketobutiritui ir veikiant fermento treonino dehidrogenazei.

Žmonėms šis būdas sudaro tik 10–30% treonino katabolizmo, tačiau jo svarba yra susijusi su organizmu, į kurį atsižvelgiama, nes, pavyzdžiui, kitiems žinduoliams jis yra daug labiau kataboliškai svarbus kalbant.

Sukcinil-CoA gamyba iš treonino

Treonino anglies atomai, kaip ir metioninas, valinas ir izoleucinas, taip pat naudojami succunyl-CoA gamybai. Šis procesas prasideda aminorūgšties pavertimu α-ketobutiritu, kuris vėliau naudojamas kaip α-keto rūgšties dehidrogenazės fermento substratas, gaunant propionil-CoA.

Treonino virsmą α-ketobutiritu katalizuoja fermentas treonino dehidratazė, dėl kurio prarandama viena vandens molekulė (H2O), o kita - amonio jonas (NH4 +).

Propionil-CoA karboksilinamas į metilmalonil-CoA per dviejų pakopų reakciją, kuriai reikia įvesti anglies atomą bikarbonato (HCO3-) pavidalu. Šis produktas tarnauja kaip priklausomo metilmalonilo-CoA mutazės koenzimo B12 substratas, kuris „epimerizuoja“ molekulę ir sukuria sukcinil-CoA.

Kiti kataboliniai produktai

Be to, treonino anglies skeletas gali būti panaudotas kataboliškai acetil-CoA, kuris taip pat turi didelę reikšmę kūno ląstelių energetiniu požiūriu, gamyboje.

Kai kuriuose organizmuose treoninas taip pat veikia kaip substratas kai kuriems biosintetiniams keliams, pavyzdžiui, izoleucinui. Tokiu atveju atliekant 5 katalizinius etapus, α-ketobutiratas, gautas iš treonino katabolizmo, gali būti nukreiptas į izoleucino susidarymą.

Maistas, kuriame gausu treonino

Nors daugumoje baltymų turintis maistas turi tam tikrą procentą visų amino rūgščių, kiaušiniuose, piene, sojos pupelėse ir želatinoje ypač gausu amino rūgšties treonino.

Treoninas taip pat yra gyvūnų, tokių kaip vištiena, kiauliena, triušis, ėriena ir įvairių rūšių paukštiena, mėsoje. Augalinės kilmės maisto produktuose gausu kopūstų, svogūnų, česnakų, manų kruopų ir baklažanų.

Jo taip pat yra ryžiuose, kukurūzuose, kviečių sėlenose, ankštiniuose grūduose ir daugelyje vaisių, tokių kaip braškės, bananai, vynuogės, ananasai, slyvos ir kiti baltymingi riešutai, pavyzdžiui, graikiniai riešutai ar riešutai. pistacijos, be kita ko.

Jo vartojimo pranašumai

Pasaulio maisto ir žemės ūkio sveikatos organizacijos (PSO, FAO) ekspertų komiteto duomenimis, vidutinis suaugusio žmogaus treonino poreikis per parą yra apie 7 mg vienam kūno svorio kilogramui. įsigyjamas iš dietos praryto maisto.

Šie skaičiai gauti iš eksperimentinių duomenų, gautų atlikus tyrimus su vyrais ir moterimis, kai šio treonino kiekio pakanka, kad būtų pasiektas teigiamas azoto balansas kūno ląstelėse.

Tačiau tyrimai, atlikti su vaikais nuo 6 mėnesių iki vienerių metų, parodė, kad minimalūs L-treonino poreikiai yra nuo 50 iki 60 mg svorio kilogramui per dieną.

Tarp pagrindinių maisto papildų ar vaistų, turinčių daug L-treonino, vartojimo pranašumų yra amiotrofinės šoninės sklerozės ar Lou Gehrigo ligos gydymas.

Papildomas treonino tiekimas skatina maistinių medžiagų įsisavinimą žarnyne ir taip pat prisideda prie kepenų funkcijos gerinimo. Taip pat svarbu pernešti fosfatų grupes per ląsteles.

Trūkumo sutrikimai

Mažiems vaikams yra įgimtų treonino metabolizmo defektų, kurie sukelia augimo sulėtėjimą ir kitus susijusius metabolinius sutrikimus.

Šios aminorūgšties trūkumai, be kitų patologijų, susijusių su azoto susilaikymo trūkumu ir jo netekimu šlapime, buvo siejami su kai kuriais kūdikio svorio padidėjimo nesėkmėmis.

Dietos, kuriose mažai treonino, žmonės labiau linkę į riebias kepenis ir kai kurias žarnyno infekcijas, susijusias su šia amino rūgštimi.

Nuorodos

1. Barret, G., ir Elmore, D. (2004). Amino rūgštys ir peptidai. Kembridžas: ​​„Cambridge University Press“.
2. Borgonha, S., Regan, MM, Oh, SH, Condon, M., & Young, VR (2002). Sveikų suaugusiųjų treonino poreikis, gaunamas naudojant 24 valandų indikatorių aminorūgščių balanso metodą. Amerikos žurnalas apie klinikinę mitybą, 75 (4), 698–704.
3. Bradford, H. (1931). Amino rūgščių atradimo istorija. II. Amino rūgščių, aprašytų nuo 1931 m. Kaip natūraliųjų baltymų komponentai, apžvalga. Baltymų chemijos pažanga, 81–171.
4. Champe, P. ir Harvey, R. (2003). Amino rūgštys Amino rūgštys. Lippincott iliustruotose apžvalgose: Biochemija (3-asis leidimas, p. 1–12). Lippincott.
5. De Lange, CFM, Gillis, AM ir Simpson, GJ (2001). Treonino suvartojimo įtaka viso kūno baltymų nusėdimui ir treonino panaudojimui auginant kiaules, kurių šeriamos išgrynintos dietos. Žurnalas apie gyvulininkystę, 79, 3087–3095.
6. Edelman, A., Blumenthal, D., & Krebs, E. (1987). Baltymai Serino / Treonino kinazės. Annu. , 56, 567–613.
7. Edsall, J. (1960). Amino rūgštys, baltymai ir vėžio biochemija (241 tomas). Londonas: „Academic Press, Inc.“
8. House, JD, Hall, BN ir Brosnan, JT (2001). Treonino metabolizmas atskiruose žiurkių hepatocituose. Amerikos fiziologijos žurnalas - endokrinologija ir metabolizmas, 281, 1300–1307.
9. Hudson, B. (1992). Maisto baltymų biochemija. „Springer-Science + Business Media“, BV
10. Kaplan, M., ir Flavin, M. (1965). Treonino biosintezė. Grybelių ir bakterijų kelyje ir izomerizacijos reakcijos mechanizmas. „Biologinės chemijos žurnalas“, 240 (10), 3928–3933.
11. Kidd, M., & Kerr, B. (1996). L-treoninas naminiams paukščiams: apžvalga. „Applied Poultry Science, Inc.“, 358-367.
12. Pratt, E., Snyderman, S., Cheung, M., Norton, P., & Holt, E. (1954). Treonino reikalavimas normaliam kūdikiui. Žurnalas apie mitybą, 10 (56), 231–251.
13. Rigo, J., & Senterre, J. (1980). Optimalus treonino suvartojimas neišnešiotiems kūdikiams, maitinamiems per burną ar parenteriniu būdu. Parenterinio ir enterinio mitybos žurnalas, 4 (1), 15–17.
14. Shyh-Chang, N., Locasale, JW, Lyssiotis, CA, Zheng, Y., Teo, RY, Ratanasirintrawoot, S.,… Cantley, LC (2013). Treonino apykaitos įtaka S-adenozilmetioninui ir histono metilinimui. Science, 339, 222–226.
15. Vickery, HB, ir Schmidt, CLA (1931). Amino rūgščių atradimo istorija. Cheminių medžiagų apžvalgos, 9 (2), 169-318.
16. Žiniatinklio MD. (nd). Gauta 2019 m. Rugsėjo 10 d. Iš www.webmd.com/vitamins/ai/ingredientmono-1083/threonine
17. Wormseris, EH ir Pardee, AB (1958 m.). Treonino biosintezės reguliavimas Escherichia coli. Biochemijos ir biofizikos archyvas, 78 (2), 416–432.
18. Xunyan, X., Quinn, P. ir Xiaoyuan, X. (2012). Tyrimų vartai. Gauta 2019 m. Rugsėjo 10 d. Iš www.researchgate.net/figure/The-biosynthesis-pathway-of-L-threonine-The-pathway-consists-of-fi-ve-enzymatic-steps_fig1_232320671