Триптофан - Tryptophan
Скелетная формула из L -триптофана
|
|||
|
|||
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 | ||
КЕГГ | |||
PubChem CID
|
|||
UNII | |||
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
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, |
|||
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 проницаемость (ε r ) 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). |
|||
проверить ( что есть ?) | |||
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
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 :
- Серотонин ( нейромедиатор ), синтезируемый триптофангидроксилазой .
- Мелатонин ( нейрогормон ), в свою очередь, синтезируется из серотонина с помощью ферментов N-ацетилтрансферазы и 5-гидроксииндол-O-метилтрансферазы .
- Кинуренин , до которого в основном (более 95%) метаболизируется триптофан. Два фермента, а именно индоламин-2,3-диоксигеназа (IDO) в иммунной системе и головном мозге и триптофандиоксигеназа (TDO) в печени, отвечают за синтез кинуренина из триптофана. Кинуренин путь триптофана катаболизма изменяется при некоторых заболеваниях, в том числе психических расстройств , таких как шизофрения, большое депрессивное расстройство и биполярное расстройство.
- Ниацин , также известный как витамин B 3 , синтезируется из триптофана с помощью кинуренина и хинолиновой кислоты .
- Ауксины (класс фитогормонов ) синтезируются из триптофана.
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 (
)
|
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.
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 .
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
- 5-гидрокситриптофан (5-HTP)
- Реакция Акри – Розенхейма
- Реакция Адамкевича
- Аттенюатор (генетика)
- N , N- диметилтриптамин
- Реакция Хопкинса-Коула
- Серотонин
- Триптамин
использованная литература
дальнейшее чтение
- Wood RM, Rilling JK, Sanfey AG, Bhagwagar Z, Rogers RD (май 2006 г.). «Влияние истощения триптофана на производительность повторяющейся игры« Дилемма заключенного »у здоровых взрослых» . Нейропсихофармакология . 31 (5): 1075–84. DOI : 10.1038 / sj.npp.1300932 . PMID 16407905 .
внешние ссылки
- «ПУТЬ КЕГГА: метаболизм триптофана - Homo sapiens» . KEGG: Киотская энциклопедия генов и геномов. 23 августа 2006 . Проверено 20 апреля 2008 года .
- Г.П. Мосс. «Катаболизм триптофана (ранние стадии)» . Номенклатурный комитет Международного союза биохимии и молекулярной биологии (NC-IUBMB). Архивировано из оригинального 13 сентября 2003 года . Проверено 20 апреля 2008 года .
- Г. П. Мосс. «Катаболизм триптофана (более поздние стадии)» . Номенклатурный комитет Международного союза биохимии и молекулярной биологии (NC-IUBMB). Архивировано из оригинального 13 сентября 2003 года . Проверено 20 апреля 2008 года .
- Б. Миккельсон; Д. П. Миккельсон (22 ноября 2007 г.). «Индейка вызывает сонливость» . Справочные страницы городских легенд . Snopes.com . Проверено 20 апреля 2008 года .