TREONIN: ÖZELLIKLERI, IŞLEVLERI, BOZULMASI, FAYDALARI - BIYOLOJI - 2024

Treonin (Thr, T) veya asit-Ls-treo α-amino-β-butirik, hücresel proteinlerin amino asitlerine kurucu biridir. İnsan ve diğer omurgalı hayvanların üretimi için biyosentetik yolları olmadığından treonin, diyet yoluyla edinilmesi gereken 9 temel amino asitten biri olarak kabul edilir.

Treonin, proteinlerde keşfedilen 20 ortak amino asitten sonuncusuydu ve tarihte, tarif edilen ilk amino asit olan asparaginin (1806) keşfedilmesinden (1806) sonra bir asırdan fazla bir süre sonra meydana gelen bir gerçekti.

Amino asit Treoninin yapısı (Kaynak: Wikimedia Commons aracılığıyla Clavecin)

Bu amino asit ile şeker treozundan türetilen bir bileşik olan treonik asit arasında bulduğu yapısal benzerlik nedeniyle "treonin" terimini icat eden William Cumming Rose 1936'da keşfedildi.

Bir protein amino asidi olarak treonin, hücrelerde, glikoproteinlerin tipik karbonhidrat zincirleri için bağlanma sahası ve spesifik fonksiyonlara sahip protein kinazları tanıma sahası (treonin / serin kinaz proteinleri) olan çok sayıda fonksiyona sahiptir.

Benzer şekilde treonin, diş minesi, elastin ve kollajen gibi proteinlerin temel bir bileşenidir ve ayrıca sinir sisteminde önemli işlevlere sahiptir. Bir diyet takviyesi olarak ve fizyolojik anksiyete ve depresyon durumlarının "hafifleticisi" olarak kullanılır.

karakteristikleri

Treonin, pozitif veya negatif yüklerden (yüksüz polar amino asitler) yoksun bir R grubuna veya yan zincire sahip polar amino asitler grubuna aittir.

R grubunun özellikleri onu suda oldukça çözünür bir amino asit (hidrofilik veya hidrofilik) yapar ve bu da bu grubun sistein, serin, asparagin ve glutamin gibi diğer üyeleri için de geçerlidir.

Triptofan, fenilalanin, izolösin ve tirozin ile birlikte treonin, hem glukojenik hem de ketojenik fonksiyonlara sahip beş amino asitten biridir, çünkü piruvat ve süksinil-CoA gibi ilgili ara maddeler, metabolizmasından üretilir.

Bu amino asit yaklaşık olarak 119 g / mol moleküler ağırlığa sahiptir; Yüklenmemiş amino asitlerin çoğu gibi, 5.87 civarında izoelektrik noktasına sahiptir ve protein yapılarındaki sıklığı% 6'ya yakındır.

Bazı yazarlar, treonini diğer amino asitlerle birlikte "tatlı" bir tada sahip gruplandırır, bunlar arasında örneğin serin, glisin ve alanin vardır.

yapı

Treonin gibi Α-amino asitler genel bir yapıya sahiptir, yani herkes için ortaktır. Bu, kiral olan ve dört farklı tipte molekül veya ikame edicinin bağlı olduğu "a karbon" olarak bilinen bir karbon atomunun varlığı ile ayırt edilir.

Bu karbon, bağlarından birini bir hidrojen atomuyla, diğerini her amino asit için karakteristik olan R grubuyla paylaşır ve diğer ikisi, herkes için ortak olan amino (NH2) ve karboksil (COOH) grupları tarafından işgal edilir. amino asitler.

Treoninin R grubu, sulu ortamda diğer moleküllerle hidrojen bağları oluşturmasına izin veren bir hidroksil grubuna sahiptir. Kimliği, a karbon atomuna (-CHOH-CH3) katılmak için hidrojenlerinden birini kaybeden bir alkolik grup (iki karbon atomlu bir etanol) olarak tanımlanabilir.

Bu -OH grubu, çok çeşitli moleküller için bir "köprü" veya bağlanma sahası olarak hizmet edebilir (örneğin, oligosakarit zincirleri, glikoproteinlerin oluşumu sırasında buna bağlanabilir) ve bu nedenle, oluşumundan sorumlu olanlardan biridir. treoninin değiştirilmiş türevleri.

Bu amino asidin biyolojik olarak aktif formu L-treonindir ve hem protein yapılarının konformasyonuna hem de etki ettiği çeşitli metabolik işlemlere katılan budur.

Özellikleri

Bir protein amino asidi olarak treonin, doğadaki birçok proteinin yapısının bir parçasıdır ve önemi ve zenginliği ait olduğu proteinin kimliğine ve işlevine bağlıdır.

Treonin, proteinlerin peptid dizisinin konformasyonundaki yapısal işlevlerine ek olarak, hem sinir sisteminde hem de karaciğerde başka işlevler de yerine getirir, burada yağların metabolizmasına katılır ve bu organda birikmesini engeller.

Treonin, çok sayıda protein fosforilasyon işleminden sorumlu olan serin / treonin kinazlar tarafından tanınan dizilerin bir parçasıdır ve çok sayıda fonksiyonun ve hücre içi sinyal olaylarının düzenlenmesi için gereklidir.

Bazı bağırsak ve sindirim rahatsızlıklarının tedavisinde de kullanılmaktadır ve anksiyete ve depresyon gibi patolojik durumların azaltılmasında faydalı olduğu gösterilmiştir.

Benzer şekilde, L-treonin, fare embriyonik kök hücrelerinin pluripotent durumunu korumak için gerekli amino asitlerden biridir; bu, görünüşe göre S-adenosil-metiyonin metabolizması ve histon metilasyon olaylarıyla ilişkili bir gerçektir. , doğrudan genlerin ifadesine dahil olan.

Endüstride

Birçok amino asit için ortak bir özellik, birçok bileşiğin karakteristik "aromalarını" oluşturmak için aldehitler veya ketonlar gibi diğer kimyasal gruplarla reaksiyona girme yetenekleridir.

Bu amino asitler arasında, serin gibi, bazı yiyeceklerin kavrulması sırasında sükroz ile reaksiyona giren ve kahve gibi kavrulmuş ürünlerin tipik aromatik bileşikleri olan "pirazinlere" yol açan treonin vardır.

Treonin, doğal kaynaklı birçok ilaçta ve ayrıca yetersiz beslenen veya bu amino asitte zayıf diyetleri olan hastalara reçete edilen birçok besin takviyesi formülasyonunda mevcuttur.

Zamanla büyüyen L-treoninin en kötü şöhretli işlevlerinden bir diğeri, domuzlar ve kümes hayvanları üretim endüstrileri için konsantre yem hazırlanmasında bir katkı maddesidir.

L-treonin, ekonomik avantajlar sağladığı ve bu çiftlik hayvanları tarafından tüketilen ham protein eksikliklerini azalttığı için bu endüstrilerde protein açısından zayıf formülasyonlarda gıda takviyesi olarak kullanılmaktadır.

Bu amino asidin ana üretim şekli normalde mikrobiyal fermentasyondur ve 2009 yılı için tarımsal amaçlı dünya üretim rakamları 75 tonu aşmıştır.

biosentezi

Treonin, insan için dokuz temel amino asitten biridir; bu, vücudun hücreleri tarafından sentezlenemeyeceği ve bu nedenle, onunla birlikte sağlanan hayvansal veya bitkisel kökenli proteinlerden elde edilmesi gerektiği anlamına gelir. günlük diyet.

Bitkiler, mantarlar ve bakteriler, treonini birbirinden biraz farklı olabilecek benzer yollarla sentezler. Bununla birlikte, bu organizmaların çoğu, aspartattan yalnızca treonin için değil, aynı zamanda metiyonin ve lizin için de bir öncü olarak başlar.

Mikroplarda biyosentetik yol

Bakteriler gibi mikroorganizmalardaki L-treonin biyosentez yolu, enzimle katalize edilen beş farklı adımdan oluşur. Başlangıç ​​substratı, tartışıldığı gibi, bir ATP'ye bağımlı aspartat kinaz enzimi tarafından fosforile edilen aspartattır.

Bu reaksiyon, aspartil semialdehit dehidrojenaz enzimi için bir substrat olarak görev yapan metabolit L-aspartil fosfatı (L-aspartil-P) üretir ve bu, NADPH'ye bağlı bir şekilde aspartil semialdehite dönüşümünü katalize eder.

Aspartil semialdehit, hem L-lizinin biyosentezi hem de L-treoninin biyosentezi için kullanılabilir; bu durumda molekül, L-homoserin üretimi için NADPH'ye bağımlı bir homoserin dehidrojenaz enzimi tarafından kullanılır.

L-homoserin, ATP'ye bağımlı bir homoserin kinaz tarafından L-homoserin fosfata (L-homoserin-P) fosforile edilir ve söz konusu reaksiyon ürünü, L-treonini sentezleyebilen treonin sentaz enzimi için bir substrattır.

L-metiyonin, önceki adımda üretilen L-homoserinden sentezlenebilir, bu nedenle L-treonin sentezi için "rekabetçi" bir yolu temsil eder.

Bu şekilde sentezlenen L-treonin, protein sentezi için kullanılabilir veya aynı zamanda protein bakış açısından ilgili iki amino asit olan glisin ve L-lösin sentezi için aşağı akışta da kullanılabilir.

düzenleme

Bakterilerde L-treoninin biyosentezine katılan beş enzimden üçünün, negatif geri besleme yoluyla reaksiyonun ürünü tarafından düzenlendiğini vurgulamak önemlidir. Bunlar aspartat kinaz, homoserin dehidrojenaz ve homoserin kinazdır.

Ayrıca, bu biyosentetik yolun düzenlenmesi, onunla ilgili diğer biyosentetik ürünlerin hücresel gereksinimlerine de bağlıdır, çünkü L-lizin, L-metiyonin, L-izolösin ve glisin oluşumu, üretim yoluna bağlıdır. L-treonin.

bozulma

Treonin, piruvat veya süksinil-CoA üretmek için iki farklı yoldan indirgenebilir. İkincisi, insanlarda treonin katabolizmasının en önemli ürünüdür.

Treonin metabolizması esas olarak karaciğerde meydana gelir, ancak pankreas, daha az ölçüde de olsa bu sürece katılır. Bu yol, amino asidin spesifik taşıyıcılar vasıtasıyla hepatositlerin plazma membranı boyunca taşınmasıyla başlar.

Treoninden piruvat üretimi

Treoninin piruvata dönüşümü, treoninden 2-amino-3-ketobutirat oluşumu ve treonin dehidrojenaz enziminin etkisiyle başlayan iki katalitik aşamada gerçekleşen glisin haline dönüşümü sayesinde gerçekleşir.

İnsanlarda bu yol, treonin katabolizmasının yalnızca% 10 ila% 30'unu temsil eder, ancak önemi, diğer memelilerde, örneğin, katabolik olarak çok daha alakalı olduğu için, kabul edilen organizmaya görelidir. konuşuyorum.

Treoninden süksinil-CoA üretimi

Metiyonin, valin ve izolösin ile olduğu gibi, treoninin karbon atomları da sukunil-CoA üretimi için kullanılır. Bu işlem, amino asidin daha sonra propiyonil-CoA elde etmek üzere a-keto asit dehidrojenaz enzimi için bir substrat olarak kullanılan a-ketobutirata dönüştürülmesiyle başlar.

Treoninin α-ketobutirata dönüşümü, treonin dehidrataz enzimi tarafından katalize edilir, bu da bir su molekülünün (H2O) ve bir başka amonyum iyonunun (NH4 +) kaybına işaret eder.

Propionil-CoA, bikarbonat (HCO3-) formunda bir karbon atomunun girişini gerektiren iki aşamalı bir reaksiyon yoluyla metilmalonil-CoA'ya karboksillenir. Bu ürün, süksinil-CoA üretmek için molekülü "epimerize eden" bir metilmalonil-CoA mutaz-koenzim B12'ye bağımlı substrat olarak hizmet eder.

Diğer katabolik ürünler

Ek olarak treoninin karbon iskeleti katabolik olarak asetil-CoA üretimi için kullanılabilir, bu da vücut hücrelerindeki enerji açısından önemli çıkarımlara sahiptir.

Bazı organizmalarda treonin, örneğin izolösin gibi bazı biyosentetik yolaklar için bir substrat olarak da işlev görür. Bu durumda, 5 katalitik adımla treonin katabolizmasından türetilen a-ketobutirat, izolösin oluşumuna doğru yönlendirilebilir.

Treonin yönünden zengin besinler

Protein açısından zengin yiyeceklerin çoğu, tüm amino asitlerin belirli bir yüzdesini içermesine rağmen, yumurta, süt, soya fasulyesi ve jelatinin, amino asit treonin açısından özellikle zengin olduğu bulunmuştur.

Treonin ayrıca tavuk, domuz eti, tavşan, kuzu eti ve çeşitli kümes hayvanları gibi hayvanların etlerinde bulunur. Bitki kökenli besinlerde lahana, soğan, sarımsak, pazı ve patlıcanlarda bol miktarda bulunur.

Pirinç, mısır, buğday kepeği, baklagil tahıllarında ve çilek, muz, üzüm, ananas, erik gibi birçok meyvede ve ceviz gibi protein açısından zengin diğer kuru yemişlerde veya antep fıstığı, diğerleri arasında.

Alımının faydaları

Dünya Gıda ve Tarım Sağlık Örgütü'nün (WHO, FAO) uzman komitesine göre, ortalama bir yetişkin insan için günlük treonin gereksinimi, vücut ağırlığının kilogramı başına yaklaşık 7 mg'dır. diyetle alınan gıdalardan elde edilir.

Bu rakamlar, vücut hücrelerinde pozitif bir nitrojen dengesi elde etmek için bu miktardaki treoninin yeterli olduğu kadın ve erkeklerle yapılan çalışmalardan elde edilen deneysel verilerden elde edilmiştir.

Bununla birlikte, 6 ay ile bir yaş arasındaki çocuklarla yapılan araştırmalar, bunlar için minimum L-treonin gereksinimlerinin günde kilogram ağırlık başına 50 ila 60 mg arasında olduğunu göstermiştir.

L-treonin açısından zengin özel formülasyonlara sahip besin takviyeleri veya ilaçların alınmasının başlıca faydaları arasında amiyotrofik lateral skleroz veya Lou Gehrig hastalığının tedavisi yer alır.

İlave treonin kaynağı, bağırsakta besin emilimini destekler ve ayrıca karaciğer fonksiyonlarının iyileştirilmesine katkıda bulunur. Fosfat gruplarının hücreler aracılığıyla taşınması için de önemlidir.

Eksiklik bozuklukları

Küçük çocuklarda treonin metabolizmasında büyüme geriliğine ve diğer ilgili metabolik bozukluklara neden olan doğuştan kusurlar vardır.

Bu amino asitteki eksiklikler, nitrojen retansiyonunun olmaması ve idrarda kaybı ile ilgili diğer patolojilere ek olarak, bebeğin kilo alımındaki bazı başarısızlıklar ile ilişkilendirilmiştir.

Treonin bakımından düşük diyetler alan insanlar, yağlı karaciğere ve bu amino asitle ilgili bazı bağırsak enfeksiyonlarına daha yatkın olabilir.

Referanslar

1. Barret, G. ve Elmore, D. (2004). Amino Asitler ve Peptitler. Cambridge: Cambridge University Press.
2. Borgonha, S., Regan, MM, Oh, SH, Condon, M. ve Young, VR (2002). 24 saatlik indikatör amino asit dengesi tekniği ile elde edilen sağlıklı yetişkinlerin treonin ihtiyacı. American Journal of Clinical Nutrition, 75 (4), 698–704.
3. Bradford, H. (1931). Amino Asitlerin Keşfi Tarihi. II. 1931'den Beri Yerli Protein Bileşenleri Olarak Tanımlanan Amino Asitlerin İncelenmesi. Protein Kimyasındaki Gelişmeler, 81–171.
4. Champe, P. ve Harvey, R. (2003). Amino Asitler Amino Asitler. Lippincott's Illustrated Reviews: Biochemistry (3. baskı, Sayfa 1-12). Lippincott.
5. De Lange, CFM, Gillis, AM ve Simpson, GJ (2001). Treonin alımının, saflaştırılmış diyetlerle beslenen büyüyen domuzlarda tüm vücut protein birikimi ve treonin kullanımı üzerindeki etkisi. Hayvan Bilimi Dergisi, 79, 3087–3095.
6. Edelman, A., Blumenthal, D. ve Krebs, E. (1987). Protein Serin / Treonin Kinazlar. Annu. Rev., 56, 567–613.
7. Edsall, J. (1960). Amino Asitler, Proteinler ve Kanser Biyokimyası (Cilt 241). Londra: Academic Press, Inc.
8. House, JD, Hall, BN ve Brosnan, JT (2001). İzole sıçan hepatositlerinde treonin metabolizması. Amerikan Fizyoloji Dergisi - Endokrinoloji ve Metabolizma, 281, 1300–1307.
9. Hudson, B. (1992). Gıda proteinlerinin biyokimyası. Springer-Science + Business Media, BV
10. Kaplan, M. ve Flavin, M. (1965). Treonin Biyosentezi. Mantar ve Bakterilerde Yol ve İzomerizasyon Reaksiyonunun Mekanizması Üzerine. Biyolojik Kimya Dergisi, 240 (10), 3928-3933.
11. Kidd, M. ve Kerr, B. (1996). Kümes Hayvanları için L-Threonine: Bir Gözden Geçirme. Applied Poultry Science, Inc., 358-367.
12. Pratt, E., Snyderman, S., Cheung, M., Norton, P. ve Holt, E. (1954). Normal bebeğin Treonin Gereksinimi. The Journal of Nutrition, 10 (56), 231–251.
13. Rigo, J. ve Senterre, J. (1980). Oral veya Parenteral Beslenme ile Beslenen Preterm Bebekler için Optimal Treonin Alımı. Parenteral ve Enteral Beslenme Dergisi, 4 (1), 15–17.
14. Shyh-Chang, N., Locasale, JW, Lyssiotis, CA, Zheng, Y., Teo, RY, Ratanasirintrawoot, S.,… Cantley, LC (2013). Treonin Metabolizmasının S-adenosilmetiyonin ve Histon Metilasyonu Üzerindeki Etkisi. Bilim, 339, 222–226.
15. Vickery, HB ve Schmidt, CLA (1931). Amino asitlerin keşfinin tarihi. Kimyasal İncelemeler, 9 (2), 169-318.
16. Web MD. (Nd). 10 Eylül 2019 tarihinde www.webmd.com/vitamins/ai/ingredientmono-1083/threonine adresinden erişildi.
17. Wormser, EH ve Pardee, AB (1958). Escherichia coli'de treonin biyosentezinin düzenlenmesi. Biyokimya ve Biyofizik Arşivleri, 78 (2), 416–432.
18. Xunyan, X., Quinn, P. ve Xiaoyuan, X. (2012). Araştırma kapısı. 10 Eylül 2019 tarihinde www.researchgate.net/figure/The-biosynthesis-pathway-of-L-threonine-The-pathway-consists-of-fi-ve-enzymatic-steps_fig1_232320671 adresinden erişildi.