Tyrosin - Tyrosine

Tyrosin
Skelettformel des L-Isomers
Skelettformel von L- Tyrosin
L-Tyrosin phys.svg
L- Tyrosin bei physiologischem pH
Tyrosin-aus-xtal-3D-bs-17.png
Tyrosin-aus-xtal-3D-sf.png
Namen
IUPAC-Name
( S )-Tyrosin
Andere Namen
L -2-Amino-3-(4-hydroxyphenyl)propansäure
Bezeichner
3D-Modell ( JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Arzneimittelbank
ECHA-Infokarte 100.000.419 Bearbeite dies bei Wikidata
UNII
  • InChI=1S/C9H11NO3/c10-8(9(12)13)5-6-1-3-7(11)4-2-6/h1-4,8,11H,5,10H2,(H,12 ,13)/t8-/m0/s1 prüfenJa
    Schlüssel: OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N prüfenJa
  • N[C@@H](Cc1ccc(O)cc1)C(O)=O
  • Zwitterion : [NH3+][C@@H](Cc1ccc(O)cc1)C([O-])=O
Eigenschaften
C 9 H 11 N O 3
Molmasse 181.191  g·mol -1
.0453 g/100 ml
-105,3·10 -6 cm 3 /mol
Gefahren
Sicherheitsdatenblatt Siehe: Datenseite
NFPA 704 (Feuerdiamant)
1
1
0
Ergänzende Datenseite
Brechungsindex ( n ),
Dielektrizitätskonstanter ) usw.
Thermodynamische
Daten
Phasenverhalten
fest-flüssig-gas
UV , IR , NMR , MS
Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich die Daten auf Materialien im Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Infobox-Referenzen

L - Tyrosin oder Tyrosin (Symbol Tyr oder Y ) oder 4-Hydroxyphenylalanin ist eine der 20 Standard - Aminosäuren , die durch Verwendung von Zellen zu synthetisieren Proteinen . Es ist eine nicht essentielle Aminosäure mit einer polaren Seitengruppe . Das Wort "Tyrosin" kommt aus dem Griechischen tyrós , was Käse bedeutet, wie es 1846 vom deutschen Chemiker Justus von Liebig im Protein Casein aus Käse entdeckt wurde. Es wird Tyrosyl genannt, wenn es als funktionelle Gruppe oder Seitenkette bezeichnet wird. Obwohl Tyrosin im Allgemeinen als hydrophobe Aminosäureklassifiziertwird, ist es hydrophiler als Phenylalanin . Es wirdvon den Codons UAC und UAU in der Boten-RNA kodiert .

Funktionen

Tyrosin spielt neben seiner proteinogenen Aminosäure aufgrund der Phenolfunktionalität eine besondere Rolle . Es kommt in Proteinen vor, die an Signalübertragungsprozessen beteiligt sind und fungiert als Empfänger von Phosphatgruppen, die über Proteinkinasen übertragen werden . Die Phosphorylierung der Hydroxylgruppe kann die Aktivität des Zielproteins verändern oder über die SH2-Domänenbindung Teil einer Signalkaskade sein.

Auch ein Tyrosinrest spielt bei der Photosynthese eine wichtige Rolle . In Chloroplasten ( Photosystem II ) wirkt es als Elektronendonor bei der Reduktion von oxidiertem Chlorophyll . Dabei verliert es das Wasserstoffatom seiner phenolischen OH-Gruppe. Dieses Radikal wird anschließend im Photosystem II durch die vier Kern-Mangancluster reduziert.

Ernährungsbedürfnisse und Quellen

Die Dietary Reference Intake (empfohlene Diätdosis, RDA) für Phenylalanin und Tyrosin beträgt 42 mg pro Kilogramm Körpergewicht. Bei einer 70 kg schweren Person sind dies 2,31 g (Phenylalanin + Tyrosin).

Tyrosin, das im Körper auch aus Phenylalanin synthetisiert werden kann , findet sich in vielen proteinreichen Lebensmitteln wie Huhn , Pute , Fisch , Milch , Joghurt , Hüttenkäse , Käse , Erdnüssen , Mandeln , Kürbiskernen , Sesam , Soja Produkte und Limabohnen , aber auch in Avocados und Bananen . Zum Beispiel hat das Eiweiß eines Eies etwa 250 mg pro Ei, während mageres Rind/Lamm/Schweinefleisch/Lachs/Hühnchen/Truthahn etwa 1 g pro 3 Unzen (85 g) Portion enthält.

Biosynthese

Pflanzenbiosynthese von Tyrosin aus Prephenat .

In Pflanzen und den meisten Mikroorganismen wird Tyr über Prephenat produziert , ein Zwischenprodukt auf dem Shikimat-Weg . Prephenat wird unter Beibehaltung der Hydroxylgruppe oxidativ decarboxyliert , um p- Hydroxyphenylpyruvat zu ergeben , das unter Verwendung von Glutamat als Stickstoffquelle transaminiert wird , um Tyrosin und & agr;-Ketoglutarat zu ergeben .

Säugetiere synthetisieren Tyrosin aus der essentiellen Aminosäure Phenylalanin ( phe ), die aus der Nahrung gewonnen wird. Die Umwandlung von phe in tyr wird durch das Enzym Phenylalanin-Hydroxylase , eine Monooxygenase, katalysiert . Dieses Enzym katalysiert die Reaktion, die die Addition einer Hydroxylgruppe an das Ende des aromatischen 6-Kohlenstoff-Rings von Phenylalanin bewirkt , so dass es zu Tyrosin wird.

Stoffwechsel

Umwandlung von Phenylalanin und Tyrosin in seine biologisch wichtigen Derivate.

Phosphorylierung und Sulfatierung

Einige der Tyrosinreste können durch Proteinkinasen (an der Hydroxylgruppe) mit einer Phosphatgruppe ( phosphoryliert ) markiert werden . In seiner phosphorylierten Form wird Tyrosin als Phosphotyrosin bezeichnet . Die Tyrosinphosphorylierung gilt als einer der Schlüsselschritte bei der Signalübertragung und Regulation der enzymatischen Aktivität. Phosphotyrosin kann durch spezifische Antikörper nachgewiesen werden . Tyrosinreste können auch durch die Addition einer Sulfatgruppe modifiziert werden, ein Verfahren, das als Tyrosinsulfatierung bekannt ist . Die Tyrosinsulfatierung wird durch Tyrosylproteinsulfotransferase (TPST) katalysiert. Wie die oben erwähnten Phosphotyrosin-Antikörper wurden kürzlich Antikörper beschrieben, die spezifisch Sulfotyrosin nachweisen.

Vorläufer von Neurotransmittern und Hormonen

In dopaminergen Zellen im Gehirn wird Tyrosin durch das Enzym Tyrosinhydroxylase (TH) in L-DOPA umgewandelt . TH ist das geschwindigkeitsbestimmende Enzym, das an der Synthese des Neurotransmitters Dopamin beteiligt ist . Dopamin kann dann in andere Katecholamine wie Noradrenalin (Noradrenalin) und Adrenalin (Adrenalin) umgewandelt werden.

Die Schilddrüsenhormone Triiodthyronin (T 3 ) und Thyroxin (T 4 ) in dem Kolloid der Schilddrüse sind auch aus Tyrosin abgeleitet.

Biosynthesewege für Katecholamine und Spurenamine im menschlichen Gehirn
Das obige Bild enthält anklickbare Links
Tyrosin ist eine Vorstufe von Spurenaminverbindungen und den Katecholaminen.

Vorläufer von Alkaloiden

Es wurde gezeigt, dass der Latex von Papaver somniferum , dem Schlafmohn, Tyrosin in das Alkaloid Morphin umwandelt, und der Biosyntheseweg von Tyrosin zu Morphin wurde etabliert, indem mit Kohlenstoff-14 radioaktiv markiertes Tyrosin verwendet wurde, um den in-vivo-Syntheseweg zu verfolgen .

Vorläufer natürlicher Phenole

Tyrosin-Ammoniak-Lyase (TAL) ist ein Enzym im natürlichen Phenol-Biosyntheseweg. Es wandelt L-Tyrosin in p-Cumarsäure um .

Vorläufer von Pigmenten

Tyrosin ist auch die Vorstufe des Pigments Melanin .

Rolle bei der Coenzym Q10-Synthese

Tyrosin (oder sein Vorläufer Phenylalanin) wird benötigt, um die Benzochinonstruktur zu synthetisieren, die Teil des Coenzyms Q10 ist .

Degradierung

Die Zersetzung von Tyrosin zu Acetoacetat und Fumarat . Für den Abbauweg sind zwei Dioxygenasen notwendig. Die Endprodukte können dann in den Zitronensäurekreislauf eintreten .

Der Abbau von L-Tyrosin (syn. para- Hydroxyphenylalanin) beginnt mit einer α-Ketoglutarat-abhängigen Transaminierung durch die Tyrosin-Transaminase zu para- Hydroxyphenylpyruvat . Die Positionsbeschreibung para , abgekürzt p , bedeutet, dass sich die Hydroxylgruppe und die Seitenkette am Phenylring gegenüberliegen (siehe Abbildung unten).

Der nächste Oxidationsschritt katalysiert durch p- Hydroxyphenylpyruvat-Dioxygenase und Abspaltung von CO 2 -Homogentisat (2,5-Dihydroxyphenyl-1-acetat). Um den aromatischen Ring von Homogentisat zu spalten, wird eine weitere Dioxygenase, Homogentisat-1,2-Dioxygenase, benötigt. Dabei entsteht durch den Einbau eines weiteren O 2 -Moleküls Maleylacetoacetat .

Fumarylacetoacetat wird erstellt Maleylacetoacetat cis - trans -isomerase durch Drehung der Carboxylgruppe von der Hydroxylgruppe durch Oxidation erzeugt. Diese cis-trans- Isomerase enthält Glutathion als Coenzym . Fumarylacetoacetat wird schließlich durch das Enzym Fumarylacetoacetat-Hydrolase durch Zugabe eines Wassermoleküls gespalten .

Dabei werden Fumarat (ebenfalls ein Metabolit des Zitronensäurezyklus) und Acetoacetat (3-Ketobutyroat) freigesetzt. Acetoacetat ist ein Ketonkörper , der mit Succinyl-CoA aktiviert wird und danach in Acetyl-CoA umgewandelt werden kann , das wiederum durch den Zitronensäurezyklus oxidiert oder zur Fettsäuresynthese verwendet werden kann .

Phloretinsäure ist auch ein Metabolit von Tyrosin im Urin bei Ratten.

Ortho- und Meta-Tyrosin

Enzymatische Oxidation von Tyrosin durch Phenylalanin-Hydroxylase (oben) und nicht-enzymatische Oxidation durch freie Hydroxyl- Radikale (Mitte und unten).

Drei Strukturisomere von L-Tyrosin sind bekannt. Neben der gängigen Aminosäure L-Tyrosin, die das para-Isomer ( para- Tyr, p- Tyr oder 4-Hydroxyphenylalanin) ist, gibt es zwei weitere Regioisomere, nämlich meta- Tyrosin (auch bekannt als 3-Hydroxyphenylalanin , L- m- Tyrosin und m- Tyr) und ortho- Tyrosin ( o- Tyr oder 2-Hydroxyphenylalanin), die in der Natur vorkommen. Die seltenen m- tyr- und o- tyr-Isomere entstehen durch nicht-enzymatische radikalische Hydroxylierung von Phenylalanin unter oxidativen Stressbedingungen .

m-Tyrosin und Analoga (in der Natur selten, aber synthetisch erhältlich) haben sich bei der Parkinson-Krankheit , Alzheimer-Krankheit und Arthritis bewährt .

Medizinische Verwendung

Tyrosin ist eine Vorstufe von Neurotransmittern und erhöht die Plasma-Neurotransmitter-Spiegel (insbesondere Dopamin und Noradrenalin), hat aber bei gesunden Probanden, wenn überhaupt, nur geringe Auswirkungen auf die Stimmung. Eine Reihe von Studien hat jedoch gezeigt, dass Tyrosin bei Stress, Kälte, Müdigkeit (bei Mäusen), längerer Arbeit und Schlafentzug nützlich ist, mit einer Verringerung des Stresshormonspiegels, einer Verringerung des stressbedingten Gewichtsverlusts in Tierversuchen, und Verbesserungen der kognitiven und körperlichen Leistungsfähigkeit, die in Studien am Menschen beobachtet wurden.

Tyrosin scheint unter normalen Umständen keinen signifikanten Einfluss auf die kognitive oder körperliche Leistungsfähigkeit zu haben, trägt jedoch dazu bei, das Arbeitsgedächtnis während des Multitaskings besser zu erhalten.

Industrielle Synthese

L-Tyrosin und seine Derivate ( L-DOPA , Melanin , Phenylpropanoide und andere) werden in Pharmazeutika , Nahrungsergänzungsmitteln und Lebensmittelzusatzstoffen verwendet . Zur Herstellung von L-Tyrosin wurden früher zwei Verfahren verwendet. Die erste beinhaltet die Extraktion der gewünschten Aminosäure aus Proteinhydrolysaten unter Verwendung eines chemischen Ansatzes. Die zweite nutzt die enzymatische Synthese von Phenolen, Pyruvat und Ammoniak durch die Verwendung von Tyrosin-Phenol-Lyase . Fortschritte in der Gentechnik und das Aufkommen der industriellen Fermentation haben die Synthese von L-Tyrosin auf die Verwendung von gentechnisch veränderten Stämmen von E. coli verlagert .

Siehe auch

Verweise

Externe Links