Триптофан - Tryptophan

l -Триптофан
L-триптофан - L-Tryptophan.svg
Скелетная формула из L -триптофана
Триптофан-из-xtal-3D-bs-17.png
Триптофан-из-xtal-3D-sf.png
Имена
Название ИЮПАК
Триптофан или (2 S ) -2-амино-3- (1 H -индол-3-ил) пропановая кислота
Другие имена
2-амино-3- (1 H -индол-3-ил) пропановая кислота
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard 100.000.723 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
UNII
  • InChI = 1S / C11H12N2O2 / c12-9 (11 (14) 15) 5-7-6-13-10-4-2-1-3-8 (7) 10 / h1-4,6,9,13H, 5,12H2, (H, 14,15) / t9- / м0 / с1 проверитьY
    Ключ: QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N проверитьY
  • InChI = 1 / C11H12N2O2 / c12-9 (11 (14) 15) 5-7-6-13-10-4-2-1-3-8 (7) 10 / h1-4,6,9,13H, 5,12H2, (H, 14,15) / t9- / м0 / с1
    Ключ: QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQEBP
  • c1 [nH] c2ccccc2c1C [C @ H] (N) C (= O) O
  • Цвиттерион : c1 [nH] c2ccccc2c1C [C @ H] ([NH3 +]) C (= O) [O-]
Характеристики
C 11 H 12 N 2 O 2
Молярная масса 204,229  г · моль -1
Растворим: 0,23 г / л при 0 ° C,

11,4 г / л при 25 ° C,
17,1 г / л при 50 ° C,
27,95 г / л при 75 ° C

Растворимость Растворим в горячем спирте, гидроксидах щелочных металлов; не растворим в хлороформе .
Кислотность (p K a ) 2,38 (карбоксил), 9,39 (амино)
-132,0 · 10 −6 см 3 / моль
Фармакология
N06AX02 ( ВОЗ )
Страница дополнительных данных
Показатель преломления ( n ),
диэлектрическая проницаемостьr ) и т. Д.
Термодинамические
данные
Фазовое поведение
твердое тело – жидкость – газ
УФ , ИК , ЯМР , МС
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Триптофан (символ Trp или W ) представляет собой α- аминокислота , которая используется в биосинтезе из белков . Триптофан содержит α-аминогруппу, группу α- карбоновой кислоты и индол в боковой цепи , что делает его неполярной ароматической аминокислотой. Он необходим для человека, а это означает, что организм не может его синтезировать, и он должен быть получен с пищей. Триптофан также является предшественником нейромедиатора серотонина , гормона мелатонина и витамина B3 . Он кодируется с помощью кодона UGG.

Как и другие аминокислоты, триптофан представляет собой цвиттерион при физиологическом pH, где аминогруппа протонирована (- NH+
3
; pK a = 9,39) и карбоновая кислота депротонирована (–COO - ; pK a = 2,38).

Функция

Метаболизм l- триптофана на серотонин и мелатонин (слева) и ниацин (справа). Трансформированные функциональные группы после каждой химической реакции выделены красным.

Аминокислоты, включая триптофан, используются в качестве строительных блоков в биосинтезе белков , а белки необходимы для поддержания жизни. Многие животные (в том числе люди) не могут синтезировать триптофан: им необходимо получать его с пищей, что делает его незаменимой аминокислотой . Триптофан входит в число менее распространенных аминокислот, содержащихся в белках, но он играет важную структурную или функциональную роль, когда бы он ни встречался. Например, остатки триптофана и тирозина играют особую роль в «закреплении» мембранных белков внутри клеточной мембраны . Триптофан, наряду с другими ароматическими аминокислотами , также важен во взаимодействиях гликанов и белков . Кроме того, триптофан действует как биохимический предшественник следующих соединений :

Нарушение всасывания фруктозы вызывает неправильное всасывание триптофана в кишечнике, снижение уровня триптофана в крови и депрессию.

У бактерий, которые синтезируют триптофан, высокие клеточные уровни этой аминокислоты активируют белок- репрессор , который связывается с опероном trp . Связывание этого репрессора с опероном триптофана предотвращает транскрипцию нисходящей ДНК, которая кодирует ферменты, участвующие в биосинтезе триптофана. Столь высокие уровни триптофана препятствуют синтезу триптофана через петлю отрицательной обратной связи , и когда уровень триптофана в клетке снова снижается, транскрипция из оперона trp возобновляется. Это позволяет четко регулировать и быстро реагировать на изменения внутреннего и внешнего уровней триптофана в клетке.

Метаболизм триптофана кишечной микробиотой человека ( )
Диаграмма метаболизма триптофана
Триптофаназа -
экспрессирующие
бактерии
Слизистые гомеостаз:
ФНО-& alpha
; ↑ Распределительная белково
кодирования мРНК
Поддерживает слизистую оболочку реакционная способность :
IL-22 производства
Изображение выше содержит интерактивные ссылки.
На этой диаграмме показан биосинтез биоактивных соединений ( индола и некоторых других производных) из триптофана бактериями в кишечнике. Индол производится из триптофана бактериями, которые экспрессируют триптофаназу . Clostridium sporogenes метаболизирует триптофан в индол, а затем в 3-индолепропионовую кислоту (IPA), мощный нейрозащитный антиоксидант, который улавливает гидроксильные радикалы . IPA связывается с рецептором прегнана X (PXR) в клетках кишечника, тем самым облегчая гомеостаз слизистой и барьерную функцию . После всасывания из кишечника и распределения в головном мозге IPA оказывает нейропротекторный эффект против церебральной ишемии и болезни Альцгеймера . Виды Lactobacillus метаболизируют триптофан в индол-3-альдегид (I3A), который действует на арилуглеводородный рецептор (AhR) в иммунных клетках кишечника, в свою очередь увеличивая выработку интерлейкина-22 (IL-22). Сам Индол вызывает секрецию из глюкагон-подобного пептида-1 (GLP-1) в кишечных L клеток и действует в качестве лиганда для AhR. Индол также может метаболизироваться в печени в индоксилсульфат , соединение, которое в высоких концентрациях является токсичным и связано с сосудистыми заболеваниями и дисфункцией почек . AST-120 ( активированный уголь ), кишечный сорбент , принимаемый внутрь , адсорбирует индол, в свою очередь, снижая концентрацию индоксилсульфата в плазме крови.

Рекомендуется диетическое пособие

В 2002 году Институт медицины США установил рекомендуемую норму потребления триптофана в размере 5 мг / кг массы тела в день для взрослых от 19 лет и старше.

Диетические источники

Триптофан присутствует в большинстве белковых продуктов или диетических белков. Его особенно много в шоколаде , овсе , сушеных финиках , молоке , йогурте , твороге , красном мясе , яйцах , рыбе , птице , кунжуте , нуте , миндале , семечках , тыквенных семечках , гречихе , спирулине и арахисе . Вопреки распространенному мнению, что приготовленная индейка содержит большое количество триптофана, содержание триптофана в индейке типично для домашней птицы.

Содержание триптофана (Trp) в различных продуктах питания
Еда Триптофан
[г / 100 г пищи]
Белок
[г / 100 г пищи]
Триптофан / белок
[%]
Яичный белок сушеный 1,00 81,10 1,23
Спирулина сушеная 0,92 57,47 1,62
Треска атлантическая сушеная 0,70 62,82 1.11
Соевые бобы , сырые 0,59 36,49 1,62
Сыр, пармезан 0,56 37,90 1,47
Семена чиа сушеные 0,436 16,5 2,64
кунжутное семя 0,37 17.00 2,17
Сыр, чеддер 0,32 24,90 1,29
Семян подсолнечника 0,30 17.20 1,74
Свиная отбивная 0,25 19,27 1,27
Турция 0,24 21,89 1.11
Курица 0,24 20,85 1.14
Говядина 0,23 20,13 1,12
Овес 0,23 16,89 1,39
Лосось 0,22 19,84 1,12
Баранина, отбивная 0,21 18,33 1.17
Окунь, Атлантика 0,21 18,62 1,12
Нут сырой 0,19 19.30 0,96
Яйцо 0,17 12,58 1,33
Мука пшеничная, белая 0,13 10,33 1,23
Шоколад для выпечки , несладкий 0,13 12,9 1,23
Молоко 0,08 3,22 2.34
Рис, белый, среднезернистый, вареный 0,028 2.38 1,18
Киноа , сырая 0,167 14,12 1.2
Киноа, приготовленная 0,052 4,40 1.1
Картофель, красновато-коричневый 0,02 2,14 0,84
Тамаринд 0,018 2,80 0,64
Банан 0,01 1.03 0,87

Использовать как антидепрессант

Поскольку триптофан превращается в 5-гидрокситриптофан (5-HTP), который затем превращается в нейромедиатор серотонин, было высказано предположение, что потребление триптофана или 5-HTP может улучшить симптомы депрессии за счет повышения уровня серотонина в головном мозге. Триптофан продается без рецепта в Соединенных Штатах (после того, как он был запрещен в той или иной степени в период с 1989 по 2005 год ) и в Великобритании в качестве пищевой добавки для использования в качестве антидепрессанта , анксиолитика и снотворного . В некоторых европейских странах он также продается как лекарство, отпускаемое по рецепту, для лечения большой депрессии . Есть свидетельства того, что уровень триптофана в крови вряд ли изменится при изменении диеты, но потребление очищенного триптофана увеличивает уровень серотонина в мозге, тогда как употребление продуктов, содержащих триптофан, этого не делает. Это связано с тем, что транспортная система, которая переносит триптофан через гематоэнцефалический барьер, также транспортирует другие аминокислоты, которые содержатся в источниках белковой пищи . Высокие уровни других крупных нейтральных аминокислот в плазме крови не позволяют плазменной концентрации триптофана повышать уровни концентрации в мозге.

В 2001 году был опубликован Кокрановский обзор влияния 5-HTP и триптофана на депрессию. Авторы включили только исследования высокой степени строгости и включили в свой обзор как 5-HTP, так и триптофан из-за ограниченности данных ни по одному из них. Из 108 исследований 5-HTP и триптофана при депрессии, опубликованных в период с 1966 по 2000 год, только два соответствовали стандартам качества авторов для включения, всего в них участвовало 64 человека. Вещества были более эффективны, чем плацебо, в двух включенных исследованиях, но авторы заявляют, что «доказательства были недостаточного качества, чтобы быть окончательными», и отмечают, что «поскольку существуют альтернативные антидепрессанты, эффективность и безопасность которых доказана, клиническая полезность 5-HTP и триптофан в настоящее время ограничены ". Использование триптофана в качестве дополнительной терапии в дополнение к стандартному лечению расстройств настроения и тревожных расстройств не подтверждается научными данными.

Побочные эффекты

Возможные побочные эффекты от приема триптофана включают тошноту , диарею , сонливость , головокружение , головную боль , сухость во рту , помутнение зрения , седативный эффект , эйфорию и нистагм (непроизвольные движения глаз).

Взаимодействия

Триптофан, принимаемый в качестве пищевой добавки (например, в форме таблеток), может вызвать серотониновый синдром в сочетании с антидепрессантами класса MAOI или SSRI или другими сильно серотонинергическими препаратами. Поскольку добавление триптофана не было тщательно изучено в клинических условиях, его взаимодействие с другими лекарственными средствами малоизвестно.

Изоляция

О выделении триптофана впервые сообщил Фредерик Хопкинс в 1901 году. Хопкинс извлек триптофан из гидролизованного казеина , выделив 4-8 г триптофана из 600 г сырого казеина.

Биосинтез и промышленное производство

Как незаменимая аминокислота, триптофан не синтезируется из более простых веществ в организме человека и других животных, поэтому он должен присутствовать в рационе в виде белков, содержащих триптофан. Растения и микроорганизмы обычно синтезируют триптофан из шикимовой кислоты или антранилата : антранилат конденсируется с фосфорибозилпирофосфатом (PRPP), образуя пирофосфат в качестве побочного продукта. Кольцо рибозного фрагмента раскрывается и подвергается восстановительному декарбоксилированию с образованием индол-3-глицеринфосфата; это, в свою очередь, превращается в индол . На последней стадии триптофансинтаза катализирует образование триптофана из индола и аминокислоты серина .

Биосинтез триптофана (ru) .svg

Промышленное производство триптофана также биосинтетических и основан на ферментации из серина и индола с использованием либо дикого типа или генетически модифицированных бактерий , таких как В. amyloliquefaciens , B. Сенная , С.glutamicum , или кишечной палочки . Эти штаммы несут мутации, которые предотвращают повторный захват ароматических аминокислот или множественных / сверхэкспрессированных оперонов trp . Превращение катализируется ферментом триптофансинтазой .

Общество и культура

Синдром эозинофилии-миалгии

Был большой взрыв из эозинофилии-миалгии синдрома (EMS) в США в 1989 году, с более чем 1500 случаев , зарегистрированных в CDC и , по меньшей мере , 37 смертей. После того, как предварительное расследование показало, что вспышка была связана с приемом триптофана, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) отозвало добавки триптофана в 1989 году и запретило большинство публичных продаж в 1990 году, и другие страны последовали их примеру.

Последующие исследования показали, что EMS была связана с конкретными партиями L-триптофана, поставляемыми одним крупным японским производителем Showa Denko . В конце концов стало ясно, что недавние партии L-триптофана Showa Denko были загрязнены следами примесей, которые впоследствии были признаны виновными в вспышке EMS в 1989 году. Однако другие данные свидетельствуют о том, что сам триптофан может быть потенциально основным фактором, способствующим развитию EMS.

FDA ослабило свои ограничения на продажу и маркетинг триптофана в феврале 2001 года, но продолжало ограничивать импорт триптофана, не предназначенного для использования в исключительных случаях, до 2005 года.

Тот факт, что на предприятии Showa Denko использовались генно-инженерные бактерии для производства загрязненных партий L-триптофана, которые, как позже выяснилось, вызвали вспышку синдрома эозинофилии-миалгии, приводился как доказательство необходимости «тщательного мониторинга химической чистоты биотехнологии». -производные продукты ». Тех, кто призывает к мониторингу чистоты, в свою очередь, критикуют как активистов, выступающих против ГМО, которые игнорируют возможные причины загрязнения, не связанные с ГМО, и угрожают развитию биотехнологий.

Мясо индейки и сонливость

В США распространено утверждение, что чрезмерное потребление мяса индейки приводит к сонливости из-за высокого уровня триптофана, содержащегося в индейке. Однако количество триптофана в индейке сопоставимо с количеством, содержащимся в другом мясе. Сонливость после еды может быть вызвана другими продуктами, которые есть с индейкой, особенно углеводами . Прием пищи, богатой углеводами, вызывает выброс инсулина . Инсулин, в свою очередь, стимулирует поглощение крупных нейтральных аминокислот с разветвленной цепью (BCAA), но не триптофана, мышцами, увеличивая соотношение триптофана к BCAA в кровотоке. Получающееся в результате повышенное соотношение триптофана снижает конкуренцию с большим переносчиком нейтральных аминокислот (который транспортирует как BCAA, так и ароматические аминокислоты), что приводит к большему поглощению триптофана через гематоэнцефалический барьер в спинномозговую жидкость (CSF). Попадая в CSF, триптофан превращается в серотонин в ядрах шва нормальным ферментативным путем. Полученный серотонина дополнительно метаболизируется в мелатонина в шишковидной железе . Следовательно, эти данные предполагают, что «сонливость, вызванная застольем» - или постпрандиальная сонливость - может быть результатом обильной пищи, богатой углеводами, которая косвенно увеличивает выработку мелатонина в головном мозге и тем самым способствует сну.

Исследовать

В 1912 году Феликс Эрлиха показано , что дрожжи усваивает природные аминокислоты по существу отщепления двуокиси углерода и заменой аминогруппы с гидроксильной группой . По этой реакции триптофан дает триптофол .

Триптофан влияет на синтез серотонина в мозге при пероральном приеме в очищенной форме и используется для изменения уровня серотонина в исследованиях. Низкий уровень серотонина в головном мозге вызывается введением белка с низким содержанием триптофана по методу, называемому острым истощением триптофана . Исследования с использованием этого метода оценили влияние серотонина на настроение и социальное поведение, обнаружив, что серотонин снижает агрессию и повышает покладистость.

Флуоресценция

Триптофан является важным внутренним флуоресцентным зондом (аминокислотой), который можно использовать для оценки природы микроокружения вокруг остатка триптофана. Большая часть излучения собственной флуоресценции свернутого белка происходит из-за возбуждения остатков триптофана.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки