ТРИПТОФАН: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ, КОРИСТИ - БИОЛОГИЈА - 2025

Триптофан (Трп, В) је аминокиселина класификује у групу есенцијалних аминокиселина, јер људско тело не може да синтетише и морају прибавити га кроз дијету.

Неке намирнице попут млека и његових деривата, месо, јаја и неке житарице попут квиноје и соје садрже есенцијалне аминокиселине и, самим тим, су важан извор триптофана.

Хемијска структура аминокиселине триптофан (Извор: Цлавецин виа Викимедиа Цоммонс)

Више од 300 различитих аминокиселина је познато у природи од којих само 22 чине мономерне јединице ћелијских протеина. Међу овим последњим, 9 су есенцијалне аминокиселине, укључујући триптофан, међутим, есенцијалност сваке се разликује од једне до друге врсте.

Триптофан има различите функције, укључујући учешће у синтези протеина, у синтези серотонина, који је моћан вазоконстриктор и неуротрансмитер, мелатонина и у синтези кофактора НАД.

У биљном царству триптофан је основни прекурсор биљног хормона ауксина (индол-3-сирћетна киселина). Могу га синтетизовати неке бактерије, као што је Е. цоли из хоризмата, која се добија из неких гликолитичких деривата као што су фосфоенолпируват и еритроз-4-фосфат.

Његова разградња код сисара дешава се у јетри, где се користи за синтезу ацетил коензима А (ацетил-ЦоА), и због тога је описана као аминокиселина која се назива глукогена, јер може ући у циклус стварања глукозе.

Забиљежено је неколико студија са контроверзним резултатима везаним за употребу триптофана као додатка прехрани за лијечење неких патологија као што су депресија и неки поремећаји спавања.

Постоје неке болести повезане са урођеним оштећењима метаболизма аминокиселина. У случају триптофана Хартнуп-ова болест може се именовати, због недостатка триптофан-2,3-монооксигеназе, рецесивне наследне болести коју карактеришу ментална ретардација и кожни поремећаји слични пелаграми.

карактеристике

Поред фенилаланина и тирозина, триптофан је у групи ароматских и хидрофобних аминокиселина.

Међутим, триптофан је карактеристичан по благо хидрофобној аминокиселини, јер његов ароматични бочни ланац, који има поларне групе, смањује ову хидрофобност.

Пошто имају коњугиране прстенове, они имају снажну апсорпцију светлости у подручју спектра у близини ултраљубичастог облика и ова карактеристика се често користи за структурну анализу протеина.

Апсорбује ултраљубичасту светлост (између 250 и 290 нм) и, иако ова аминокиселина није веома богата у структури већине протеина у људском телу, њено присуство представља важан допринос апсорпцијској способности светлости у 280 нм регион већине протеина.

Дневне потребе за триптофаном разликују се у зависности од старосне доби. Код новорођенчади између 4 и 6 месеци просечна потреба је око 17 мг по килограму тежине дневно; код деце од 10 до 12 година је 3,3 мг по килограму тежине дневно, а код одраслих 3,5 мг по килограму тежине дневно.

Триптофан се апсорбује кроз црева и истовремено је кетогена и глукогена аминокиселина.

Обзиром да је прекурсор серотонина, важан неуротрансмитер, триптофан мора доћи до централног нервног система (ЦНС) и због тога мора прећи крвно-мождану баријеру, за шта постоји специфичан активни транспортни механизам.

Структура

Триптофан има молекулску формулу Ц11Х12Н2О2 и ова есенцијална аминокиселина има ароматски бочни ланац.

Као и све аминокиселине, триптофан има α атом угљеника везан за амино групу (НХ2), атом водоника (Х), карбоксилну групу (ЦООХ) и бочни ланац (Р) формиран хетероцикличком структуром, индола група.

Његов хемијски назив је 2-амино-3-индолил пропионска киселина, има молекулску масу 204,23 г / мол. Растворљивост на 20 ° Ц је 1,06 г у 100 г воде и густина је 1,34 г / цм3.

Карактеристике

Код људи се триптофан користи за синтезу протеина и неопходан је за стварање серотонина (5-хидрокситриптамина), снажног вазоконстриктора, стимулатора контракције глатких мишића (нарочито у танком цреву) и неуротрансмитера који је у стању да генеришу психичку стимулацију, боре се против депресије и регулишу анксиозност.

Триптофан је прекурсор синтезе мелатонина и зато има последице на циклусе спавања-будности.

Наведена аминокиселина користи се као прекурсор на једном од три пута за формирање кофактора НАД, веома важног кофактора који учествује у великом броју ензимских реакција повезаних са догађајима редукције оксидације.

Триптофан и неки од његових прекурсора користе се за стварање биљног хормона названог ауксин (индол-3-сирћетна киселина). Ауксини су биљни хормони који регулишу раст, развој и многе друге физиолошке функције биљака.

Биосинтеза

У организмима који су способни да га синтетишу, угљенични скелет триптофана потиче из фосфоенолпирувата и еритроз-4-фосфата. Они су заузврат настали од међупродукта Кребсовог циклуса: оксалоацетата.

Фосфоенолпируват и еритроза-4-фосфат користе се за синтезу хоризмата ензиматским путем у седам корака. Фосфоенолпируват (ПЕП) је производ гликолизе и еритроз-4-фосфата пентоз фосфатног пута.

Какав је пут синтезе хоризмата?

Први корак у синтези хоризмата је везивање ПЕП-а са еритроз-4-фосфатом за формирање 2-кето-3-деокси-Д-арабино-хептулозонат-7-фосфата (ДАХП).

Ову реакцију катализује ензим 2-кето-3-деокси-Д-арабино-хептулосонат-7-фосфат синтаза (ДАХП синтаза), који инхибира хоризмат.

Друга реакција укључује циклизацију ДАХП дехидроквин синтазом, ензимом за који је потребан кофактор НАД, а који се током ове реакције смањује; као резултат настаје 5-дехидроквинат.

Трећи корак овог пута укључује елиминацију молекула воде из 5-дехидроквината, реакцију катализану ензимом дехидроквинат дехидрататазом, чији крајњи продукт одговара 5-дехидро шикимату.

Кето група овог молекула је редукована у хидроксилну групу и, као последица тога, формира се схикимат. Ензим који катализује ову реакцију је Схикимате дехидрогеназа зависна од НАДПХ.

Пети корак пута укључује формирање схикимата 5-фосфата и потрошњу АТП молекула дејством ензима познатог као шикимате киназа, одговорног за фосфорилацију схикимата у положају 5.

Након тога, из схикимата 5-фосфата и дејством 3-енолпирувил-схикимате-5-фосфат-синтазе, ствара се 3-енолпирувил-схикимат-5-фосфат. Споменути ензим промовише премештање фосфорилне групе другог молекула ПЕП хидроксилном групом угљеника у положају 5 схикимата 5-фосфата.

Седма и последња реакција катализује хоризмат синтаза, која уклања фосфат из 3-енолпирувил-схикимата 5-фосфата и претвара га у хоризмат.

У гљивицама Н. црасса, један мултифункционални ензимски комплекс катализује пет од седам реакција на овом путу, а овом комплексу се додају још три ензима који на крају стварају триптофан.

Синтеза триптофана у бактеријама

У Е. цоли, трансформација хоризмата у триптофан укључује пут са пет додатних ензимских корака:

Прво, ензим антранилат синтаза претвара хоризмат у антранилат. У овој реакцији учествује молекул глутамина, који даје амино групу која се везује за индолни прстен триптофана и претвара се у глутамат.

Други корак катализује антранилат фосфорибосил трансфераза. У овој реакцији, молекул пирофосфата се измиче из 5-фосфорибозил-1-пирофосфата (ПРПП), метаболита богатог енергијом, и формира се Н- (5'-фосфорибозил) -антранилат.

Трећа реакција на путу синтезе триптофана укључује учешће ензима фосфорибозил-антранилат изомеразе. Овде се отвара фурански прстен Н- (5'-фосфорибозил) -антранилата и 1- (о-карбокси-фениламино) -1-деоксирибулоза 5-фосфат настаје таутомеризацијом.

Касније се формира индол-3-глицерол фосфат, у реакцији коју катализује индол-3-глицерол фосфат синтаза, где се ослобађа молекул ЦО2 и Х2О и 1- (о-карбоксифениламино) -1- циклизује. деоксирибулоза 5-фосфат.

Последња реакција овог пута завршава формирањем триптофана када триптофан синтаза катализује реакцију индола-3-глицерол фосфата са молекулом ПЛП (пиридоксал фосфат) и другог серина, ослобађајући глицералдехид 3-фосфат и формирајући триптофан.

Деградација

Код сисара је триптофан разграђен у јетри до ацетил-ЦоА на путу који укључује дванаест ензимских корака: осам за достизање α-кетоадипата и још 4 за претварање α-кетоадипата у ацетил коенцим А.

Редослед разградње до α-кетоадипата је:

Триптофан → Н-формил-кинуренин → кинуренин → 3-хидрокси-кинуренин → 3-хидрокси-антранилат → ε-полуалдехид 2-амино-3-карбокси муконат → ε-полуалдехид α-амино муконат → 2-амино муконат → α-кетоадипат.

Ензими који катализују ове реакције су:

Триптопхан 2-3-диоксигеназа, кинуренин формамидаза, монооксигеназа зависна од НАДПХ, кинурениназа, 3-хидрокси-антранилат оксигеназа, декарбоксилаза, ε-полуалдехидна α-аминонуконска дехидрогеназа и редукција α-амино муконата НАДПХ зависи.

Једном када настане α-кетоадипат, оксидативна декарбоксилација настаје глутарал-ЦоА. Ово, ß-оксидацијом, формира глутаконил-ЦоА који губи атом угљеника у облику бикарбоната (ХЦО3-), добија молекулу воде и завршава као кротонил-ЦоА.

Цротонил-ЦоА, такође ß-оксидацијом, даје ацетил-ЦоА. Такав ацетил-ЦоА може следити неколико путева, нарочито глуконеогенезу, да би формирао глукозу и Кребсов циклус, да би формирао АТП, према потреби.

Међутим, овај се молекул може усмеравати и на формирање кетонских тела, која се коначно могу користити као извор енергије.

Храна богата триптофаном

Црвено месо уопште, пилетина и риба (нарочито масна риба попут лососа и туне) посебно су богата триптофаном. Млеко и његови деривати, јаја, посебно жуманце, су такође храна са обилним садржајем триптофана.

Остале намирнице које служе као природни извор ове аминокиселине су:

- сушено воће, попут ораха, бадема, пистација и индијских индијских осипа, између осталог.

- рижне житарице.

- сува зрна попут граха, сочива, сланутка, соје, квиноје, итд.

- пивски квас и свежи грах, банане и плантаже, ананас или ананас, авокадо, шљиве, креч, броколи, шпинат и чоколада.

Предности његовог уноса

Потрошња триптофана је апсолутно неопходна за синтезу свих оних протеина који га укључују у његову структуру и помоћу различитих функција омогућава регулисање циклуса расположења, спавања и будности и велики избор биохемијских процеса у којима учествује НАД. .

Поред познатих ефеката на расположење, серотонин (изведен из триптофана) укључен је у вишеструке когнитивне функције повезане са учењем и памћењем, које су, такође, повезане са триптофаном.

Постоје подаци који показују однос између расположења, серотонина и гастроинтестинално-мождане осе као система двосмерних утицаја између можданих емоционалних и когнитивних центара и периферне функције пробавног тракта.

Његова употреба као додатак исхрани за лечење неких поремећаја, посебно оних повезаних са централним нервним системом, била је веома контроверзна, јер њен конкурентски транспорт са много обилнијим неутралним аминокиселинама отежава постизање значајних и одрживих пораста у триптофан након оралне примене.

Упркос овим контроверзама, његова употреба је постулирана као помоћно средство у:

- Лечење боли

- Поремећаји спавања

- Лечење депресије

- Лечење мани

- смањени апетит

Поремећаји недостатка

Централна елиминација или недостатак триптофана повезана је са депресијом, падом пажње, слабљењем памћења, поремећајем спавања и анксиозношћу.

Код депресивних и суицидних пацијената, пронађене су измене у концентрацији триптофана у крви и цереброспиналној течности. Такође, неки пацијенти са анорексијом нервозом показују низак ниво триптофана у серуму.

Неки пацијенти с полиуром, који губе витамин Б6 и цинк, често показују фобије и анксиозност и побољшавају се додацима исхрани богатим триптофаном.

Карциноидни синдром карактерише присуство тумора танког црева који изазива пролив, васкуларне болести и бронхоконстрикцију и повезан је са недостатком ниацина и триптофана

Пелагра је патолошко стање које је праћено дијарејом, деменцијом, дерматитисом и може проузроковати смрт, а лечи се и додацима ниацина и триптофана.

Хартнуп-ова болест између осталог има везе и са оштећењем метаболизма неколико аминокиселина, укључујући триптофан.

У случају недостатка ензима триптофан-2,3-монооксигеназе, ово је рецесивна наследна болест коју карактеришу ментална ретардација и кожни поремећаји слични пелаграми.

Референце

1. Халворсен, К. и Халворсен, С. (1963). Хартнуп болест. Педијатрија, 31 (1), 29-38.
2. Хоод, СД, Белл, ЦЈ, Аргиропоулос, СВ, & Нутт, ДЈ (2016). Не паничарите. Водич за исцрпљивање триптофана са провокацијом анксиозности специфичне за поремећај. Јоурнал оф Псицхопхармацологи, 30 (11), 1137-1140.
3. Јенкинс, ТА, Нгуиен, ЈЦ, Полглазе, КЕ, & Бертранд, ПП (2016). Утицај триптофана и серотонина на расположење и когницију с могућом улогом оси црева-мозга. Хранљиви састојци, 8 (1), 56.
4. Каие, ВХ, Барбарицх, НЦ, Путнам, К., Гендалл, КА, Фернстром, Ј., Фернстром, М.,… и Кисхоре, А. (2003). Анксиолитички ефекти акутног трошења триптофана код анорексије нервозе. Међународни часопис о поремећајима у исхрани, 33 (3), 257-267.
5. Мурраи, РК, Граннер, ДК, Маиес, П. и Родвелл, В. (2009). Харпер-ова илустрована биохемија. 28 (стр. 588). Нев Иорк: МцГрав-Хилл.
6. Нелсон, ДЛ, Лехнингер, АЛ и Цок, ММ (2008). Лехнингерови принципи биохемије. Мацмиллан.