Надо Знать

добавить знаний



Триптофан


Mol2D.L.Tryptophan.png

План:


Введение

Триптофан (β-(β-индолил)-α-аминопропионова кислота [1]) - незаменимая аминокислота. Кодируется только одним кодоном - UGG. L- стереоизомер входит в состав гамаглобулина, фибриногена, казеина и других белков. Триптофан является провитамином.


1. Общее описание

Триптофан был впервые выделен Ф. Хопкинсом и С. Коулом в 1901 году из казеина. Вследствие многообразия связанных с триптофаном метаболических реакций и продуктов он был одной из первых аминокислот, которые были отнесены к незаменимым. Исследования, проведенные на представителях рода Neurospora (красная хлебная плесень) и на бактериях Pseudomonas, а также выделение метаболитов триптофана из мочи, оказали неоценимую помощь в выяснении деталей его метаболизма [2].

Триптофан существует в оптически активных L-и D-, и рацемический DL-форме. Хорошо растворим в воде, ограниченно - в спирте, не растворим в диэтиловом эфире. Это гетероциклических аминокислота и одна из важнейших аминокислот с широким спектром действия. Триптофан используют клетки млекопитающих для биосинтеза никотиновой кислоты (витамин РР) и серотонина, для создания мышечных белков, белков антител иммунной системы, он участвует в синтезе мелатонина, необходимо строительным материалом для организма, нормализует работу нервной системы и пищеварения, имеет антидепрессантное действие, повышает сопротивляемость стрессам, улучшает сон. Недостаточное количество триптофана вызывает ухудшение состояния кожи и волос, анемию, вызывает бессонницу.

Биосинтез триптофана у микроорганизмов и растений осуществляется конденсацией аминокислоты серина с индол, катализируемой ферментом триптофансинтазою. Biosynthesis of tryptophan.svg Биосинтез триптофана в кишечной палочки использовали для доказательства коллинеарности гена и полипептидной цепи, который этим геном кодируется, когда размещение каждой аминокислоты в полипептидной цепи определяется отдельным участком гена.

В организмах животных L-триптофан подвергается сложным преобразованиям, образуя ряд жизненно важных соединений: из продуктов его распада в млекопитающих образуется никотиновая кислота и серотонин, в насекомых - пигменты глаз (омохромы), в растений - гетероауксин, Индикан и ряд алкалоидов.


2. Метаболизм

Преобразование L-триптофана в серотонин и мелатонин (слева), и ниацин (справа).

Во время нормального распада в организме 6 из 11 атомов углерода триптофана включаются в цикл трикарбоновых кислот через ацетил-и ацетоацетилкофермент, а остальные 5 превращаются в CO 2. Во время процессов гниения в кишечнике из триптофана образуются скатол и индол.

При введении с пищей 14 C -триптофана значительная часть изотопа включается в состав белков, однако существенная часть оказывается в моче в составе различных катаболитов. Атомы углерода боковой цепи и ароматического кольца могут полностью переходить в амфиболични интермедиатов при трансформации триптофана кинуренин-антранилатним путем [3], который играет важную роль в деградации триптофана и его превращении в никотинамид.

Триптофаноксигеназа (триптофанпиролаза) катализирует раскрытия индольного кольца с включением двух атомов молекулярного кислорода в N-формилкинуренин, образующийся в результате. Этот фермент является металлопротеидов, содержащий зализопорфирин. Синтез N-формилкинуренину в печени индуцируется адренокортикостероидамы и триптофаном. Значительная часть синтезированного фермента находится в латентной форме и требует активации. Триптофан стабилизирует оксигеназ относительно протеолитических ферментов. Она ингибируется по принципу обратной связи производными никотиновой кислоты, в том числе NADPH.

Гидролитическое удаление формильнои группы N-формилкинуренину катализируется в печени млекопитающих кинуренинформилазою. Гидролиз H 2 18 O приводит к включению атома 18 O в формиат, что утворюеся. Фермент также катализирует аналогичные реакции с различными арилформиламинамы.

Продуктом реакции, катализованои кинуренинформилазою, является кинуренин. Он может быть дезаминованим в результате реакции переаминирования с переносом аминогруппы боковой цепи на α-кетоглутарат. Образованная при этом кетопохидна проходит спонтанную циклизации, превращаясь в кинуренову кислоту. Это соединение является побочным продуктом катаболизма кинуренину и не относится к катаболитов, образующиеся на главном пути. Дальнейший ход метаболизма кинуренину включает его преобразования в 3-гидроксикинуренин и далее в 3-гидроксиантранилат. Гидроксилирования происходит при участии молекулярного кислорода и осуществляется в NADPH-зависимой реакции гидроксилирования, аналогичной реакции гидроксилирования фенилаланина.

Кинуренин и гидроксикинуренин превращаются в гидроксиантранилат при участии пиридоксальфосфат-содержащих фермента кинурениназы. Недостаток витамина B 6 ведет к частичной потере способности к катаболизма этих кинуренинових производных. В внепеченочных тканях они превращаются в ксантуренат. Это за нормы отсутствует катаболитов появляется в моче человека, обезьян и крыс при недостатке в пище витамина B 6. В этих условиях введение сверхурочных количеств триптофана приводит к экскреции ксантуренату с мочой.

У многих животных превращения триптофана в никотиновую кислоту делает необязательным поступление этого витамина с пищей. У крыс, кроликов, собак и свиней триптофан из пищи может полностью его заменить. У человека, а также у ряда животных, избыточное потребление триптофана с пищей повышает экскрецию с мочой производных никотиновой кислоты (например, N-метилникотинамид). При недостаточности витамина B 6 нарушению образования из триптофана никотиновой кислоты может привести к нарушению синтеза пиридиновых нуклеотидов - NAD + и NADP +. Если ввести в организм достаточное количество никотиновой кислоты, нормальный синтез пиридиновых нуклеотидов восстанавливается даже при отсутствии витамина B 6.


3. Функции в организме человека

Триптофан регулирует функцию эндокринной системы, предупреждающей анемию, регулирует кровяное давление, отвечает за синтез гемоглобина. Потребление триптофана заставляет гипофиз производить большее количество гормона роста. Предполагают, что эта аминокислота стимулирует секрецию инсулина, что в свою очередь активирует синтез жирных кислот в печени.

Особое значение эта аминокислота имеет в фармакологии, где она и ее производные применяются в качестве ингредиентов многих лекарственных препаратов. При таких заболеваниях, как рак, туберкулез и диабет триптофан способствует нормальному функционированию различных систем организма. Недостаток его ведет к развитию пеллагры, ухудшение состояния зубов, помутнение роговицы глаза, катаракты.

Во время беременности повышается необходимость женского организма в таких аминокислотах как триптофан и лизин, а для новорожденных - триптофан и изолейцин.

Триптофан, как предшественник серотонина, имеет антидепрессантное действие на организм. Способствует снятию гиперактивности и навязчивых состояний у детей, тревожности перед менструацией у женщин, фибромиалгии и синдрома хронической усталости. Как предшественник мелатонина, способствует хорошему засыпанию и нормальному сну как в раннем, так и в пожилом возрасте.

При регенеративных процессов увеличивается потребность организма в незаменимых аминокислотах.

Триптофан участвует в исправлении ошибок процесса удвоение ДНК. Вместе с лизином они образуют трипептид лизин-триптофан-лизин, который исправляет ошибки, возникающие при удвоении ДНК. Это свойство триптофана имеет первостепенное значение при беременности, и для предотвращения образования раковых клеток.


4. Источники поступления

Триптофан не синтезируется организмом человека, а поступает с пищей. Суточная потребность взрослого человека в ней составляет 0,25 г (3,5 мг / кг [4]), детей до 7 лет - 1 г.

Содержание триптофана в продуктах питания [5] [6]
Продукт Белок
[Г/100 г пищи]
Триптофан
[G/100 g еды]
Триптофан / Белок [%]
сухой яичный белок
81.10
1.00
1.23
cпирулина, сушеная
57.47
0.93
1.62
атлантическая треска, сушеная
62.82
0.70
1.11
соя, сырая
36.49
0.59
1.62
тыквенные семечки
33.08
0.57
1.72
сыр Пармезан
37.90
0.56
1.47
кунжут
17.00
0.37
2.17
сыр чеддер
24.90
0.32
1.29
семечки
17.20
0.30
1.74
свинина
19.27
0.25
1.27
индейка
21.89
0.24
1.11
курятина
20.85
0.24
1.14
говядина
20.13
0.23
1.12
лосось
19.84
0.22
1.12
баранина
18.33
0.21
1.17
атлантический окунь
18.62
0.21
1.12
яйца
12.58
0.17
1.33
пшеничная мука
10.33
0.13
1.23
шоколад
12.9
0.13
1.23
молоко
3.22
0.08
2.34
белый рис
7.13
0.08
1.16
овсянка (приготована7)
2.54
0.04
1.16
картофель
2.14
0.02
0.84
бананы
1.03
0.01
0.87

5. Нарушения метаболизма

Основной путь метаболизма триптофана приводит к синтезу амида никотиновой кислоты, играет очень важную роль в жизнедеятельности организма, будучи простетической группой ряда окислительных ферментов - никотинамид (НАД) и его восстановленной формы никотинамидаденин-динуклеотидфосфату (НАДФ). Поэтому при недостаточности никотиновой кислоты и ее амида нарушаются многие обменных реакций, а при значительном дефиците этих веществ развивается пеллагра. Нарушения обмена триптофана может проявиться также в изменении количества образованного из него серотонина [7]. Поражение почек вызывается повышенной экскрецией метаболитов триптофана. Врожденное отсутствие триптофан-пиролазы ( фермента, окисляющего триптофан) приводит к умственной отсталости. Нарушения обмена триптофана у человека может сигнализировать о ряде заболеваний, как: туберкулез, рак, диабет.


5.1. Гипертриптофанемия

Основная статья: en: Hypertryptophanemia

5.2. Синдром Хартнапа

Синдром Хартнапа - наследственное заболевание, характеризующееся пелагроподибним дерматитом, периодическими приступами мозжечковой атаксии, гипераминоацидуриею и повышенной почечной экскрецией индолацетату (α-N-[индол-3-ацетил] глутамин) и триптофана. У некоторых детей проявляется умственная недостаточность.

Наследуется по аутосомно - рецессивной признаку. Синдром Хартнапа обусловлен нарушением транспорта триптофана на уровне клеток слизистой оболочки кишечника и проксимального отдела почечных канальцев. Это приводит к повышенному выделению триптофана с мочой и снижение его абсорбции в кишечнике. Накопление триптофана в кишечнике способствует разложению его бактериями и образованию большого количества индольных соединений, которые всасываются в кровь и в большом количестве выделяются с мочой. Повышение содержания этих соединений в крови, вероятно, обусловливает повышенную чувствительность кожных покровов к воздействию солнечных лучей. Вывод же значительного количества индикана почками, в связи с повреждением проксимальных канальцев, вызывает гипераминоацидурию.

Характерно пелагроподобне поражением кожи, характеризующееся появлением на открытых участках тела гиперемии, шелушения. Эти изменения усиливаются летнее время под воздействием солнечных лучей. На коже, чаще в области носа, оказываются атрофические участки как результат световой травмы, поэтому больному рекомендуют избегать инсоляции.

При лечении применяют витамины В6, РР и B1. В периоды обострения - ограничение употребления белков, проведения сахарно-фруктовых дней, антибактериальные препараты для уменьшения образования индольных производных за счет бактериального разложения триптофана.


5.3. Синдром Тада

Синдром Тада - наследственное заболевание с аутосомно-рецессивным типом наследования. Впервые описан К. Тада в 1963 году. Во время этого заболевания наблюдается недостаточность фермента триптофанпиролидазы, который катализирует превращение триптофана в кинуренин. Клинически проявляется сходство с синдромом Хартнапа, отличается от него большей отчетливостью впечатление ЦНС и нанизмом. Лабораторные данные также идентичны, за исключением уровня триптофана в крови, при данном синдроме всегда повышен. Нарушения связаны с эндогенным дефицитом никотиновой кислоты и избытком индольных соединений. Синдром Тада вызывает глубокую умственную отсталость, нанизм и мозжечковая атаксия.


5.4. Индиканурия

Заболевания является нарушение всасывания триптофана в кишечнике с образованием избыточного количества индола, который всасывается, окисляется, сульфатуеться и выделяется в форме индикана. Последний окисляется под действием воздуха до голубого индикана, который окрашивает пеленки больного ребенка в синий цвет. При индиканурии наблюдается гиперкальциемия, нефрокальциноз, периодическая гипертермия.

5.5. Синдром Прайса

Генетический дефект кинуренингидроксилазы. Наблюдается избыточное выделение с мочой кинуренину через заблокованисть фермента. Главное проявление синдрома Прайса - склеродермия.

6. Флуоресценция

Триптофан имеет сильнейшую среди 20 главных природных аминокислот флуоресценцию. Поглощая свет с длиной волны (на пике) 280 нм, триптофан сольватохромно излучает в диапазоне 300-350 нм. Этот эффект часто используется в исследованиях биофизики белков. Кроме того взаимодействие с нуклеиновыми основаниями часто приводит к падению интенсивности флюоресценции ("quenching"), что позволяет наблюдать роль аминокислоты в протеин-ДНК взаимодействиях.


7. В массовой культуре


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам