Фенилаланин - Phenylalanine

Фенилаланин
Формула скелета
L-Фенилаланин
1ФенилаланинAtPhysiologicalpH.svg
L-Фенилаланин при физиологическом pH
L-фенилаланин-3D-balls.png
Фенилаланин 3D модель
Имена
Произношениенас: /ˌжɛпəlˈæлəпяп/, Великобритания: /ˌжяпаɪл-/
Название ИЮПАК
(S) -2-амино-3-фенилпропановая кислота
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard100.000.517 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
UNII
Характеристики
C9ЧАС11NО2
Молярная масса165.192 г · моль−1
Кислотность (пKа)1,83 (карбоксил), 9,13 (амино)[1]
Опасности
Паспорт безопасностиВидеть: страница данных
NFPA 704 (огненный алмаз)
Страница дополнительных данных
Показатель преломления (п),
Диэлектрическая постоянная (εр), так далее.
Термодинамический
данные
Фазовое поведение
твердое тело – жидкость – газ
УФ, ИК, ЯМР, РС
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Фенилаланин (символ Phe или же F)[2] является существенным α-аминокислота с формула C
9ЧАС
11НЕТ
2. Его можно рассматривать как бензил группа заменен для метильная группа из аланин, или фенил группа вместо концевого водорода аланина. Этот незаменимая аминокислота классифицируется как нейтральный, и неполярный из-за инертности и гидрофобный характер бензил боковая цепь. В L-изомер используется для биохимического образования белки, кодируется ДНК. Фенилаланин является предшественником тирозин, то моноаминовые нейротрансмиттеры дофамин, норэпинефрин (норадреналин) и адреналин (адреналин) и кожа пигмент меланин. это закодированный посредством кодоны UUU и UUC.

Фенилаланин естественным образом содержится в грудное молоко из млекопитающие. Он используется в производстве продуктов питания и напитков и продается в качестве пищевой добавки для его известных обезболивающее и антидепрессант последствия. Это прямой предшественник нейромодулятор фенэтиламин, обычно используемый пищевая добавка. Как незаменимая аминокислота фенилаланин не синтезируется. de novo у людей и других животных, которые должны принимать фенилаланин или фенилаланин-содержащие белки.

История

Первое описание фенилаланина было сделано в 1879 г., когда Шульце и Барбьери идентифицировали соединение с эмпирическая формула, С9ЧАС11НЕТ2, в желтый люпин (Люпин лютеус) саженцы. В 1882 г. Эрленмейер и Липп впервые синтезировали фенилаланин из фенилацетальдегид, цианистый водород, и аммиак.[3][4]

Генетический кодон для фенилаланина был впервые открыт J. Heinrich Matthaei и Маршалл В. Ниренберг в 1961 г. Они показали, что, используя мРНК вставить несколько урацил повторяется в геном из бактерия Кишечная палочка, они могут вызвать бактерию производить полипептид состоящий исключительно из повторяющихся аминокислот фенилаланина. Это открытие помогло установить природу кодирование отношения, которые связывают информацию, хранящуюся в геномный нуклеиновая кислота с экспрессия белка в живой клетке.

Диетические источники

Хорошими источниками фенилаланина являются яйца, курица, печень, говядина, молоко и соевые бобы.[5] Другой распространенный источник фенилаланина - это все, что подслащено искусственным подсластителем. аспартам, Такие как диетические напитки, диетические продукты и лекарства; метаболизм аспартама производит фенилаланин как одно из соединений метаболиты.[6]

Диетические рекомендации

Совет по пищевым продуктам и питанию (FNB) Института медицины США установил Рекомендуемые диетические нормы (RDA) для незаменимые аминокислоты в 2002 г. Для фенилаланина плюс тирозин, взрослым от 19 лет и старше 33 мг / кг массы тела / день.[7]

Другие биологические роли

L-Фенилаланин биологически превращается в L-тирозин, еще одна из кодируемых ДНК аминокислот. L-тирозин в свою очередь превращается в L-ДОПА, который в дальнейшем преобразуется в дофамин, норэпинефрин (норадреналин) и адреналин (адреналин). Последние три известны как катехоламины.

Фенилаланин использует тот же активный транспортный канал, что и триптофан пересечь гематоэнцефалический барьер. В чрезмерных количествах добавка может помешать производству серотонин и другие ароматические аминокислоты[нужна цитата ] а также оксид азота из-за чрезмерного использования (в конечном итоге, ограниченной доступности) связанных кофакторов, утюг или же тетрагидробиоптерин.[нужна цитата ] Соответствующими ферментами для этих соединений являются гидроксилаза ароматической аминокислоты семья и синтаза оксида азота.

Изображение выше содержит интерактивные ссылки
В конечном итоге фенилаланин у людей может метаболизироваться в ряд различных веществ.

В растениях

Фенилаланин - это исходное соединение, используемое в синтез из флавоноиды. Lignan происходит из фенилаланина и из тирозин. Фенилаланин превращается в коричная кислота ферментом фенилаланин аммиак-лиаза.[11]

Фенилкетонурия

Основная статья: Фенилкетонурия

Генетическое заболевание фенилкетонурия (PKU) - это неспособность метаболизировать фенилаланин из-за недостатка фермента. фенилаланин гидроксилаза. Люди с этим расстройством известны как «фенилкетонурии» и должны регулировать потребление фенилаланина. Люди с фенилкетонурией часто используют анализы крови, чтобы контролировать количество фенилаланина в крови. Результаты лабораторных исследований могут указывать уровни фенилаланина в мг / дл и мкмоль / л. Один мг / дл фенилаланина приблизительно эквивалентен 60 мкмоль / л.

(Редкая) «вариантная форма» фенилкетонурии, называемая гиперфенилаланинемия вызвано невозможностью синтезировать кофактор называется тетрагидробиоптерин, которые можно дополнять. Беременные женщины с гиперфенилаланинемией могут демонстрировать аналогичные симптомы заболевания (высокий уровень фенилаланина в крови), но эти показатели обычно исчезают в конце беременности. Беременные женщины с фенилкетонурией должны контролировать уровень фенилаланина в крови, даже если плод является гетерозиготным по дефектному гену, поскольку плод может пострадать из-за незрелости печени.[требуется медицинская цитата ]

Непищевой источник фенилаланина - искусственный подсластитель. аспартам. Это соединение метаболизируется в организме до нескольких химических побочных продуктов, включая фенилаланин. Проблемы распада фенилкетонурии, связанные с накоплением фенилаланина в организме, также возникают при приеме аспартама, хотя и в меньшей степени. Соответственно, все продукты в Австралии, США и Канаде, которые содержат аспартам, должны иметь этикетку: «Phenylketonurics: Contains phenylalanine». В Великобритании продукты, содержащие аспартам, должны иметь панели ингредиентов, которые относятся к присутствию «аспартама или E951».[12] и они должны быть помечены предупреждением «Содержит источник фенилаланина». В Бразилии этикетка «Contém Fenilalanina» (португальский означает «Содержит фенилаланин») также является обязательной для продуктов, которые его содержат. Эти предупреждения предназначены для того, чтобы помочь людям избегать употребления такой пищи.

Генетики секвенировали геном макаки в 2007 году. Их исследования обнаружили «некоторые случаи, когда нормальная форма белка макака выглядела как больной человеческий белок», включая маркеры PKU.[13]

D-, L- и DL-фенилаланин

В стереоизомер D-фенилаланин (DPA) может быть произведен обычным органический синтез, либо как одиночный энантиомер или как компонент рацемический смесь. Не участвует в биосинтез белка хотя в небольших количествах он содержится в белках - особенно в старых белках и пищевых белках, которые обработанный. Биологические функции D-аминокислоты остаются неясными, хотя D-фенилаланин имеет фармакологическая активность в рецептор ниацина 2.[14]

DL-Фенилаланин (DLPA) продается как пищевая добавка для своего предполагаемого обезболивающее и антидепрессант виды деятельности. DL-Фенилаланин представляет собой смесь D-фенилаланин и L-фенилаланин. Известная анальгетическая активность DL-фенилаланин можно объяснить возможной блокировкой D-фенилаланин из энкефалин деградация посредством фермент карбоксипептидаза А.[15][16] Механизм DLПредполагаемая антидепрессивная активность -фенилаланина может быть объяснена предшественник роль L-фенилаланин в синтезе нейротрансмиттеры норэпинефрин и дофамин. Считается, что повышенные уровни норэпинефрина и дофамина в мозге обладают антидепрессивным эффектом. D-Фенилаланин всасывается из тонкого кишечника и транспортируется в печень через портальное обращение. Небольшое количество D-фенилаланин, по-видимому, превращается в L-фенилаланин. D-Фенилаланин распределяется по различным тканям тела через Систематическая циркуляция. Кажется, пересекает гематоэнцефалический барьер менее эффективно, чем L-фенилаланин, и поэтому небольшое количество проглоченной дозы D-фенилаланин выводится из организма моча не проникая в центральную нервную систему.[17]

L-Фенилаланин является антагонистом α2δ Ca2+ кальциевые каналы с Kя 980 нМ.[18]

В мозгу L-фенилаланин - это конкурентный антагонист на глицин сайт связывания Рецептор NMDA[19] и на глутамат сайт связывания Рецептор AMPA.[20] На глицин сайт связывания Рецептор NMDA L-фенилаланин имеет кажущуюся константу равновесной диссоциации (KB) 573 мкМ по оценкам Регресс Шильда[21] что значительно ниже мозга L- концентрация фенилаланина, наблюдаемая у необработанного человека фенилкетонурия.[22]L-Фенилаланин также подавляет нейротрансмиттер выпуск в глутаматергический синапсы в гиппокамп и кора с IC50 980 мкМ, концентрация в головном мозге наблюдается в классическом фенилкетонурия, в то время как D-фенилаланин имеет значительно меньший эффект.[20]

Коммерческий синтез

L-Фенилаланин производится для медицинских, кормовых и пищевых целей, таких как аспартам, в больших количествах за счет использования бактерии кишечная палочка, что естественно производит ароматические аминокислоты как фенилаланин. Количество L-фенилаланин, производимый в промышленных масштабах, был увеличен на генная инженерия Кишечная палочка, например, путем изменения нормативных промоутеры или увеличивая количество гены контролирующие ферменты, ответственные за синтез аминокислоты.[23]

Производные

Боронофенилаланин (BPA) представляет собой дигидроксиборильное производное фенилаланина, используемое в нейтронно-захватная терапия.

4-азидо-1-фенилаланин это не встречающаяся в природе аминокислота с белком, используемая в качестве средства для биоконъюгация в области химическая биология.

Рекомендации

  1. ^ Доусон Р.М. и др. (1959). Данные для биохимических исследований. Оксфорд: Clarendon Press.
  2. ^ «Номенклатура и символика аминокислот и пептидов». Совместная комиссия IUPAC-IUB по биохимической номенклатуре. 1983. Архивировано с оригинал 9 октября 2008 г.. Получено 5 марта 2018.
  3. ^ Торп TE (1913). Словарь прикладной химии. Longmans, Green, and Co., стр.191 –193. Получено 2012-06-04.
  4. ^ Плиммер Р.Х. (1912) [1908]. Плиммер Р. Х., Хопкинс Ф. Г. (ред.). Химический состав белков. Монографии по биохимии. Часть I. Анализ (2-е изд.). Лондон: Longmans, Green and Co., стр. 93–97.. Получено 2012-06-04.
  5. ^ Росс Х.М., Рот Дж. (1 апреля 1991 г.). Диета для контроля настроения: 21 день борьбы с депрессией и усталостью. Саймон и Шустер. п. 59. ISBN  978-0-13-590449-7.
  6. ^ Зерацкий, Екатерина. «Фенилаланин в диетической газировке: вреден ли он?». Клиника Майо. Получено 30 апреля 2019.
  7. ^ Институт медицины (2002). «Белок и аминокислоты». Нормы потребления энергии, углеводов, клетчатки, жиров, жирных кислот, холестерина, белков и аминокислот с пищей. Вашингтон, округ Колумбия: The National Academies Press. С. 589–768.
  8. ^ Бродли К.Дж. (март 2010 г.). «Сосудистые эффекты следовых аминов и амфетаминов». Фармакология и терапия. 125 (3): 363–375. Дои:10.1016 / j.pharmthera.2009.11.005. PMID  19948186.
  9. ^ Lindemann L, Hoener MC (май 2005 г.). «Возрождение следовых аминов, вдохновленное новым семейством GPCR». Тенденции в фармакологических науках. 26 (5): 274–281. Дои:10.1016 / j.tips.2005.03.007. PMID  15860375.
  10. ^ Ван Х, Ли Дж, Донг Дж, Юэ Дж (февраль 2014 г.). «Эндогенные субстраты CYP2D мозга». Европейский журнал фармакологии. 724: 211–218. Дои:10.1016 / j.ejphar.2013.12.025. PMID  24374199.
  11. ^ Нельсон Д.Л., Кокс М.М. (2000). Ленингер, Принципы биохимии (3-е изд.). Нью-Йорк: стоит публикации. ISBN  1-57259-153-6.
  12. ^ «Аспартам». Великобритания: Агентство пищевых стандартов.
  13. ^ Гиббс Р.А., Роджерс Дж., Катце М.Г., Бумгарнер Р., Вайншток Г.М., Мардис Е.Р. и др. (Апрель 2007 г.). «Эволюционные и биомедицинские открытия генома макаки резус». Наука. 316 (5822): 222–34. Bibcode:2007Научный ... 316..222.. Дои:10.1126 / science.1139247. PMID  17431167.
  14. ^ «D-фенилаланин: биологическая активность». Руководство IUPHAR / BPS по ФАРМАКОЛОГИИ. Получено 27 декабря 2018.
  15. ^ «D-фенилаланин: клинические данные». Руководство IUPHAR / BPS по ФАРМАКОЛОГИИ. Получено 27 декабря 2018.
  16. ^ Кристиансон Д.В., Мангани С., Шохам Г., Липскомб В.Н. (август 1989 г.). «Связывание D-фенилаланина и D-тирозина с карбоксипептидазой A» (PDF). Журнал биологической химии. 264 (22): 12849–53. PMID  2568989.
  17. ^ Lehmann, W. D .; Theobald, N .; Fischer, R .; Генрих, Х.С. (1983-03-14). «Стереоспецифичность кинетики фенилаланина в плазме и гидроксилирования у человека после перорального применения меченой стабильным изотопом псевдорацемической смеси L- и D-фенилаланина». Clinica Chimica Acta; Международный журнал клинической химии. 128 (2–3): 181–198. Дои:10.1016/0009-8981(83)90319-4. ISSN  0009-8981. PMID  6851137.
  18. ^ Мортелл К. Х., Андерсон Д. Д., Линч Дж. Дж., Нельсон С. Л., Саррис К., Макдональд Х, Сабет Р., Бейкер С., Оноре П., Ли С. К., Джарвис М. Ф., Гопалакришнан М. (март 2006 г.). «Отношения структура-активность альфа-аминокислотных лигандов для альфа2-дельта-субъединицы потенциал-управляемых кальциевых каналов». Письма по биоорганической и медицинской химии. 16 (5): 1138–41. Дои:10.1016 / j.bmcl.2005.11.108. PMID  16380257.
  19. ^ Глушаков А.В., Деннис Д.М., Мори Т.Е., Самнерс С., Куккьяра Р.Ф., Зеуберт К.Н., Мартынюк А.Е. (2002). «Специфическое ингибирование функции рецептора N-метил-D-аспартата в нейронах гиппокампа крысы с помощью L-фенилаланина в концентрациях, наблюдаемых во время фенилкетонурии». Молекулярная психиатрия. 7 (4): 359–67. Дои:10.1038 / sj.mp.4000976. PMID  11986979.
  20. ^ а б Глушаков А.В., Деннис Д.М., Самнерс К., Зеуберт С.Н., Мартынюк А.Е. (апрель 2003 г.). «L-фенилаланин избирательно подавляет токи в глутаматергических возбуждающих синапсах». Журнал неврологических исследований. 72 (1): 116–24. Дои:10.1002 / jnr.10569. PMID  12645085.
  21. ^ Глушаков А.В., Глушакова О., Варшней М., Байпай Л.К., Самнерс С., Лайпис П.Дж., Эмбури Дж.Э., Бейкер С.П., Отеро Д.Х., Деннис Д.М., Зеуберт С.Н., Мартынюк А.Е. (февраль 2005 г.). «Долгосрочные изменения глутаматергической синаптической передачи при фенилкетонурии». Мозг. 128 (Pt 2): 300–7. Дои:10.1093 / мозг / awh354. PMID  15634735.
  22. ^ Möller HE, Weglage J, Bick U, Wiedermann D, Feldmann R, Ullrich K (декабрь 2003 г.). «Визуализация мозга и протонная магнитно-резонансная спектроскопия у пациентов с фенилкетонурией». Педиатрия. 112 (6 Pt 2): 1580–3. PMID  14654669.
  23. ^ Шпренгер Г.А. (2007). «Ароматические аминокислоты». Биосинтез аминокислот: пути, регуляция и метаболическая инженерия (1-е изд.). Springer. С. 106–113. ISBN  978-3-540-48595-7.

внешняя ссылка