TRIPTOFANAS: SAVYBĖS, STRUKTŪRA, FUNKCIJOS, NAUDA - BIOLOGIJA - 2025

Triptofanas (Trp, W) yra amino rūgšties, klasifikuojamos toje esminių amino rūgščių grupės, nes žmogaus organizmas negali sintetinti ir turi gauti jį per dietos.

Kai kuriuose maisto produktuose, pavyzdžiui, piene ir jo dariniuose, mėsoje, kiaušiniuose ir kai kuriuose grūduose, pavyzdžiui, kvinojoje ir sojoje, yra nepakeičiamų aminorūgščių, todėl jie yra svarbus triptofano šaltinis.

Cheminė aminorūgšties triptofano struktūra (Šaltinis: „Clavecin“ per „Wikimedia Commons“)

Gamtoje yra žinoma daugiau kaip 300 skirtingų aminorūgščių, iš kurių tik 22 sudaro ląstelių baltymų monomerinius vienetus. Tarp pastarųjų 9 yra nepakeičiamos aminorūgštys, įskaitant triptofaną, tačiau kiekvienos rūšies skirtingumas yra skirtingas.

Triptofanas atlieka įvairias funkcijas, įskaitant dalyvavimą baltymų sintezėje, serotonino, kuris yra galingas vazokonstriktorius ir neurotransmiteris, melatonino sintezėje ir kofaktoriaus NAD sintezėje.

Augalų karalystėje triptofanas yra pagrindinis augalinio hormono auxino (indolo-3-acto rūgšties) pirmtakas. Jį gali sintetinti kai kurios bakterijos, tokios kaip E. coli, iš chorizmato, kuris gaminamas iš kai kurių glikolitinių darinių, tokių kaip fosfoenolpiruvatas ir eritrozės-4-fosfatas.

Jo skaidymas žinduoliuose vyksta kepenyse, kur jis naudojamas acetilo koenzimo A (acetil-CoA) sintezei, ir dėl šios priežasties jis apibūdinamas kaip amino rūgštis, vadinama gliukogenine, nes gali patekti į gliukozės formavimo ciklą.

Buvo pranešta apie įvairius prieštaringų tyrimų rezultatus, susijusius su triptofano kaip maisto papildo gydymu kai kurioms patologijoms, tokioms kaip depresija ir kai kurie miego sutrikimai.

Yra keletas ligų, susijusių su aminorūgščių metabolizmo apsigimimais. Dėl triptofano Hartnupo liga gali būti įvardijama dėl triptofano-2,3-monooksigenazės trūkumo - recesyvinės paveldimos ligos, kuriai būdingas protinis atsilikimas ir į pellagra panašūs odos sutrikimai.

charakteristikos

Kartu su fenilalaninu ir tirozinu triptofanas yra aromatinių ir hidrofobinių aminorūgščių grupėje.

Tačiau triptofanas pasižymi šiek tiek hidrofobine aminorūgštimi, nes dėl savo poliarinių grupių aromatinės šoninės grandinės silpnina šį hidrofobiškumą.

Kadangi jie turi konjuguotus žiedus, jie stipriai absorbuoja šviesą spektro srityje netoli ultravioletinių spindulių ir ši charakteristika dažnai naudojama baltymų struktūrinei analizei.

Jis sugeria ultravioletinę šviesą (nuo 250 iki 290 nm) ir, nors šios aminorūgšties nėra labai gausios daugumos baltymų struktūroje žmogaus organizme, jos buvimas rodo svarbų indėlį į šviesos absorbcijos gebėjimą. Daugumos baltymų 280 nm sritis.

Dienos triptofano poreikiai skiriasi atsižvelgiant į amžių. 4–6 mėnesių kūdikiams vidutiniškai reikia apie 17 mg svorio kilogramui per dieną; 10–12 metų vaikams tai yra 3,3 mg / kg svorio per parą, o suaugusiesiems - 3,5 mg / kg svorio per dieną.

Triptofanas absorbuojamas per žarnas ir yra ketogeninė ir gliukogeninė amino rūgštis tuo pačiu metu.

Kadangi triptofanas yra serotonino, svarbaus neurotransmiterio pirmtakas, jis turi pasiekti centrinę nervų sistemą (CNS) ir tam turi pereiti kraujo-smegenų barjerą, kuriam yra specifinis aktyvusis transportavimo mechanizmas.

Struktūra

Triptofano molekulinė formulė yra C11H12N2O2, o ši nepakeičiama aminorūgštis turi aromatinę šoninę grandinę.

Kaip ir visos aminorūgštys, triptofanas turi α anglies atomą, prijungtą prie amino grupės (NH2), vandenilio atomą (H), karboksilo grupę (COOH) ir šoninę grandinę (R), sudarytą iš heterociklinės struktūros, indolių grupė.

Jo cheminis pavadinimas yra 2-amino-3-indolilpropiono rūgštis, jo molekulinė masė yra 204,23 g / mol. Jo tirpumas esant 20 ° C yra 1,06 g 100 g vandens, o jo tankis - 1,34 g / cm3.

funkcijos

Žmonėms triptofanas yra naudojamas baltymų sintezei ir yra būtinas serotoninui (5-hidroksitriptaminui) susidaryti - galingam vazokonstriktoriui, lygiųjų raumenų susitraukimų stimuliatoriui (ypač plonojoje žarnoje) ir neurotransmiteriui, generuoti psichinę stimuliaciją, kovoti su depresija ir reguliuoti nerimą.

Triptofanas yra melatonino sintezės pirmtakas, todėl turi įtakos miego-budėjimo ciklams.

Minėta aminorūgštis naudojama kaip pirmtakas viename iš trijų kofaktoriaus NAD susidarymo būdų, labai svarbaus kofaktoriaus, kuris dalyvauja daugybėje fermentinių reakcijų, susijusių su oksidacijos-redukcijos įvykiais.

Triptofanas ir kai kurie jo pirmtakai yra naudojami augalų hormonui, vadinamam auksinu (indol-3-acto rūgštis), formuoti. Auksinai yra augalų hormonai, kurie reguliuoja augalų augimą, vystymąsi ir daugelį kitų fiziologinių funkcijų.

Biosintezė

Organizmuose, galinčiuose jį sintetinti, triptofano anglies skeletas yra gaunamas iš fosfoenolpiruvato ir eritrozės-4-fosfato. Jie, savo ruožtu, susidaro iš Krebso ciklo tarpinio produkto: oksaloacetato.

Fosfenolpiruvatas ir eritrozės-4-fosfatas naudojami chorizmato sintezei septynių pakopų fermentiniu būdu. Fosfenolpiruvaatas (PEP) yra gliukolizės ir pentozės fosfato kelio eritrozės-4-fosfato produktas.

Koks yra chorizmato sintezės kelias?

Pirmasis chorizmato sintezės žingsnis yra PEP surišimas su eritroze-4-fosfatu, kad susidarytų 2-keto-3-deoksi-D-arabino-heptulosonate-7-fosfatas (DAHP).

Šią reakciją katalizuoja fermentas 2-keto-3-deoksi-D-arabino-heptulozonato-7-fosfato sintazė (DAHP sintazė), kurį slopina chorizmatas.

Antroji reakcija apima DAHP ciklizaciją dehidrochinato sintaze - fermentu, kuriam reikalingas kofaktorius NAD, kuris redukuojamas šios reakcijos metu; dėl to susidaro 5-dehidrokinatas.

Trečiasis šio maršruto žingsnis apima vandens molekulės pašalinimą iš 5-dehidrochinato, reakciją, katalizuojamą fermento dehidrochinato dehidratazės, kurio galutinis produktas atitinka 5-dehidrochikimatą.

Šios molekulės keto grupė yra redukuota į hidroksilo grupę ir dėl to susidaro šikimatas. Fermentas, kuris katalizuoja šią reakciją, yra nuo NADPH priklausoma šikimate dehidrogenazė.

Penktasis maršruto žingsnis apima šikimato 5-fosfato susidarymą ir ATP molekulės sunaudojimą veikiant fermentui, žinomam kaip šikimato kinazė, atsakingam už šikimato fosforilinimą 5 padėtyje.

Vėliau iš šikimato 5-fosfato ir veikiant 3-enolpiruvil-šikimato-5-fosfato sintazei, gaunamas 3-enolpiruvilo šikimato-5-fosfatas. Minėtas fermentas skatina antrosios PEP molekulės fosforilo grupės pakeitimą anglies hidroksilo grupe, esančia 5 shikimato 5-fosfato padėtyje.

Septintąją ir paskutinę reakciją katalizuoja chorizmato sintazė, kuri pašalina fosfatą iš 3-enolpiruvilšikimato 5-fosfato ir paverčia jį chorizmatu.

Grybelyje N. crassa vienas daugiafunkcis fermentų kompleksas katalizuoja penkias iš septynių šiame kelyje vykstančių reakcijų, o į šį kompleksą pridedama dar trys fermentai, kurie galų gale sukuria triptofaną.

Triptofano sintezė bakterijose

E. coli chorizmato transformacija į triptofaną apima kelią su penkiais papildomais fermentiniais etapais:

Pirma, fermento antranilato sintazė chorizmatą paverčia antranilatu. Šioje reakcijoje dalyvauja glutamino molekulė, kuri paaukoja aminogrupę, kuri jungiasi su triptofano indolo žiedu ir yra paverčiama į glutamatą.

Antrasis etapas yra katalizuojamas antraranilato fosforibozilo transferaze. Šioje reakcijoje pirofosfato molekulė pakeičiama iš 5-fosforibosil-1-pirofosfato (PRPP) - daug energijos turinčio metabolito, ir susidaro N- (5′-fosforibosil) -antranilatas.

Trečioji reakcija tokiu triptofano sintezės keliu apima fermento fosforibozil-antraranilato izomerazės dalyvavimą. Čia atidaromas N- (5′-fosforibozil) -antranilato furano žiedas ir tautomerizacijos būdu susidaro 1- (o-karboksifenilamino) -1-dezoksiribuliozės 5-fosfatas.

Vėliau, indolio-3-glicerolio fosfato sintazės katalizuojamos reakcijos metu, susidaro indol-3-glicerolio fosfatas, kurio metu išsiskiria CO2 ir H2O molekulės ir ciklizuojasi 1- (o-karboksifenilamino) -1-. dezoksiribuliozės 5-fosfatas.

Paskutinė šio kelio reakcija baigiasi triptofano formavimu, kai triptofano sintazė katalizuoja indolio-3-glicerolio fosfato reakciją su PLP (piridoksalio fosfato) ir kito serino molekule, išlaisvindama glicerraldehido 3-fosfatą ir sudarydama triptofaną.

Degradacija

Žinduose triptofanas yra suskaidomas į acetil-CoA kepenyse tokiu būdu, kuris apima dvylika fermentinių pakopų: aštuonis - pasiekti α-ketoadipatą ir dar 4 - konvertuoti α-ketoadipatą į acetilo koenzimą A.

Skilimo į-ketoadipatą tvarka:

Triptofanas → N-formilo kinureninas → chinureninas → 3-hidroksi-kinureninas → 3-hidroksi-antranilatas → ε-semialdehidas 2-amino-3-karboksi-mukonas → ε-semialdehidas α-aminorūgšties → 2-amino-mukonatas → α-ketoadipatas.

Fermentai, kurie katalizuoja šias reakcijas, yra:

Triptofano 2-3-dioksigenazė, kinurenino formamidazė, nuo NADPH priklausoma monooksigenazė, kinureninazė, 3-hidroksi-antraranilato oksigenazė, dekarboksilazė, NAD-priklausoma ε-semialdehidas α-aminonukoninė dehidrogenazė ir α-aminokukonato reduktazė. Priklauso nuo NADPH.

Kai susidaro α-ketoadipatas, oksidaciniu dekarboksilinimo būdu susidaro glutaril-CoA. Tai, veikdamas ß-oksidaciją, sudaro Glutaconyl-CoA, kuris praranda anglies atomą bikarbonato (HCO3-) pavidalu, įgauna vandens molekulę ir baigiasi kaip krotonil-CoA.

Krotonil-CoA, taip pat ß-oksidacijos būdu, gauna acetil-CoA. Toks acetil-CoA gali eiti keliais keliais, ypač gliukoneogeneze, kad sudarytų gliukozę, ir Krebs ciklą, kad susidarytų ATP, kaip reikia.

Tačiau ši molekulė taip pat gali būti nukreipta į ketonų kūnų, kurie pagaliau gali būti naudojami kaip energijos šaltinis, susidarymą.

Maistas, kuriame gausu triptofano

Raudonojoje mėsoje, vištienoje ir žuvyse (ypač riebiose žuvyse, tokiose kaip lašiša ir tunas) ypač gausu triptofano. Pienas ir jo dariniai, kiaušiniai, ypač trynys, taip pat yra maistas, kuriame gausu triptofano.

Kiti maisto produktai, kurie yra natūralus šios amino rūgšties šaltinis, yra šie:

- Džiovinti vaisiai, pavyzdžiui, graikiniai riešutai, migdolai, pistacijos ir anakardžiai.

- Ryžių javai.

- Sausi grūdai, tokie kaip pupelės, lęšiai, avinžirniai, sojos pupelės, chinoa ir kt.

- Alaus mielės ir šviežios pupelės, bananai ir miltai, ananasai arba ananasai, avokadas, slyvos, vandens kruopos, brokoliai, špinatai ir šokoladas.

Jo vartojimo pranašumai

Triptofano vartojimas yra būtinas norint susintetinti visus tuos baltymus, kurie apima jo struktūrą. Dėl skirtingų funkcijų jis leidžia reguliuoti nuotaiką, miego ir pabudimo ciklus bei daugybę biocheminių procesų, kuriuose NAD dalyvauja. .

Be žinomo poveikio nuotaikai, serotoninas (gaunamas iš triptofano) dalyvauja ir keliose pažinimo funkcijose, susijusiose su mokymu ir atmintimi, todėl yra susijusios ir su triptofanu.

Yra duomenų, rodančių ryšį tarp nuotaikos, serotonino ir virškinimo trakto-smegenų ašies, kaip dvikrypčio poveikio tarp smegenų emocinių ir pažinimo centrų ir periferinės virškinamojo trakto funkcijos, sistemos.

Jo vartojimas kaip maisto papildas kai kuriems sutrikimams, ypač susijusiems su centrine nervų sistema, gydyti, yra labai prieštaringas, nes dėl jo konkurencinio pernešimo su daug gausiau turinčių neutralių aminorūgščių sunku pasiekti reikšmingą ir ilgalaikį padidėjusį išgėrus triptofano.

Nepaisant šių prieštaravimų, jo vartojimas kaip priedas postuluojamas:

- Skausmo gydymas

- Miego sutrikimai

- depresijos gydymas

- Manijos gydymas

- sumažėjęs apetitas

Trūkumo sutrikimai

Centrinis triptofano pašalinimas ar trūkumas yra susijęs su depresija, dėmesio sutrikimu, atminties sutrikimais, miego sutrikimais ir nerimu.

Pacientams, sergantiems depresija ir savižudybėmis, nustatyta triptofano koncentracijos kraujyje ir smegenų skysčio pokyčių. Be to, kai kuriems pacientams, sergantiems nervine anoreksija, nustatytas mažas triptofano kiekis serume.

Kai kuriems pacientams, sergantiems poliurija, netekusiems vitamino B6 ir cinko, dažnai pasireiškia fobijos ir nerimas, todėl jų vartojimas pagerėja vartojant maisto papildus, kuriuose gausu triptofano.

Karcinoidiniam sindromui būdingi plonųjų žarnų navikai, sukeliantys viduriavimą, kraujagyslių ligas ir bronchų susiaurėjimą. Tai susiję su niacino ir triptofano trūkumu.

Pellagra yra patologinė būklė, kurią lydi viduriavimas, demencija, dermatitas ir kuri gali sukelti mirtį. Tai taip pat gydoma niacino ir triptofano papildais.

Hartnupo liga, be kitų dalykų, turi būti susijusi su kelių amino rūgščių, įskaitant triptofano, metabolizmo trūkumu.

Fermento triptofano-2,3-monooksigenazės trūkumo atveju tai yra recesyvinė paveldima liga, kuriai būdingas protinis atsilikimas ir į pellagra panašūs odos sutrikimai.

Nuorodos

1. Halvorsen, K., ir Halvorsen, S. (1963). Hartnupo liga. Pediatrija, 31 (1), 29–38.
2. Hood, SD, Bell, CJ, Argyropoulos, SV, & Nutt, DJ (2016). Nepanikuokite. Triptofano mažėjimo vadovas, sukeliantis specifinio nerimo provokaciją. Journal of Psychopharmacology, 30 (11), 1137-1140.
3. Jenkins, TA, Nguyen, JC, Polglaze, KE, & Bertrand, PP (2016). Triptofano ir serotonino įtaka nuotaikai ir pažinimui, atsižvelgiant į galimą žarnų ir smegenų ašies vaidmenį. Maistinės medžiagos, 8 (1), 56.
4. Kaye, WH, Barbarich, NC, Putnam, K., Gendall, KA, Fernstrom, J., Fernstrom, M.,… ir Kishore, A. (2003). Anksiolitinis ūminio triptofano skaičiaus sumažėjimas anorexia nervosa metu. Tarptautinis valgymo sutrikimų žurnalas, 33 (3), 257–267.
5. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, P. ir Rodwell, V. (2009). Harperio iliustruota biochemija. 28 (588 psl.). Niujorkas: „McGraw-Hill“.
6. Nelsonas, D. L., Lehningeris, AL ir „Cox“, MM (2008). Lehningerio biochemijos principai. Macmillanas.