TRIPTOFAN: ÖZELLIKLERI, YAPISI, IŞLEVLERI, FAYDALARI - BIYOLOJI - 2025

Triptofan (Trp, W), insan vücudunun sentezleyemediği ve elde gerekir, çünkü temel amino asitler grubundan sınıflandırılan bir amino asit olup bu diyet yoluyla.

Süt ve türevleri, etler, yumurtalar ve kinoa ve soya gibi bazı tahıllar gibi bazı yiyecekler esansiyel amino asitler içerir ve bu nedenle önemli bir triptofan kaynağıdır.

Triptofan amino asitinin kimyasal yapısı (Kaynak: Clavecin, Wikimedia Commons)

Doğası gereği 300'den fazla farklı amino asit bilinmektedir ve bunlardan sadece 22'si hücresel proteinlerin monomerik birimlerini oluşturur. İkincisi arasında, triptofan da dahil olmak üzere 9 temel amino asittir, ancak her birinin özü bir türden diğerine farklılık gösterir.

Triptofanın protein sentezine katılımı, güçlü bir vazokonstriktör ve nörotransmiter olan serotoninin, melatoninin sentezinde ve kofaktör NAD sentezinde yer alması gibi çeşitli işlevleri vardır.

Bitki krallığında, triptofan, bitki hormonu oksin (indol-3-asetik asit) için temel bir öncüdür. Fosfoenolpiruvat ve eritroz-4-fosfat gibi bazı glikolitik türevlerden üretilen korismattan E. coli gibi bazı bakteriler tarafından sentezlenebilir.

Memelilerde bozunması, asetil koenzim A (asetil-CoA) sentezinde kullanıldığı karaciğerde meydana gelir ve bu nedenle glikoz oluşum döngüsüne girebildiği için glukojenik adı verilen bir amino asit olarak tanımlanır.

Triptofanın, diğerlerinin yanı sıra, depresyon ve bazı uyku bozuklukları gibi bazı patolojilerin tedavisi için bir besin takviyesi olarak kullanımına ilişkin tartışmalı sonuçlara sahip çeşitli çalışmalar bildirilmiştir.

Amino asit metabolizmasında doğum kusurlarıyla ilgili bazı hastalıklar vardır. Triptofan durumunda, Hartnup hastalığı, triptofan-2,3-monooksijenaz eksikliğinden dolayı, zeka geriliği ve pellagra benzeri cilt bozuklukları ile karakterize resesif kalıtsal bir hastalık olarak adlandırılabilir.

karakteristikleri

Fenilalanin ve tirozin ile birlikte triptofan aromatik ve hidrofobik amino asitler grubundadır.

Bununla birlikte, triptofan, polar gruplara sahip aromatik yan zinciri bu hidrofobikliği zayıflattığı için hafif hidrofobik bir amino asit olarak karakterize edilir.

Konjuge halkalara sahip oldukları için, ultraviyole yakın spektrum bölgesinde güçlü bir ışık absorpsiyonuna sahiptirler ve bu özellik proteinlerin yapısal analizi için sıklıkla kullanılır.

Ultraviyole ışığı emer (250 ile 290 nm arasında) ve bu amino asit, insan vücudundaki çoğu proteinin yapısında çok bol olmasa da, varlığı ışığın emilim kapasitesine önemli bir katkı sağlar. Çoğu proteinin 280 nm bölgesi.

Günlük triptofan gereksinimleri yaşa göre değişir. 4 ila 6 aylık bebeklerde ortalama gereksinim günde kilogram ağırlık başına yaklaşık 17 mg'dır; 10 ila 12 yaş arası çocuklarda günde kilogram ağırlık başına 3,3 mg ve yetişkinlerde günde kilogram ağırlık başına 3,5 mg'dır.

Triptofan bağırsaklardan emilir ve aynı zamanda hem ketojenik hem de glukojenik bir amino asittir.

Triptofan, önemli bir nörotransmiter olan serotoninin öncüsü olduğu için, merkezi sinir sistemine (CNS) ulaşmalı ve bunun için belirli bir aktif taşıma mekanizmasının bulunduğu kan-beyin bariyerini geçmelidir.

yapı

Triptofanın C11H12N2O2 moleküler formülü vardır ve bu temel amino asit aromatik bir yan zincire sahiptir.

Tüm amino asitler gibi, triptofanın da bir amino grubuna (NH2), bir hidrojen atomuna (H), bir karboksil grubuna (COOH) ve heterosiklik bir yapıdan oluşan bir yan zincire (R) bağlı bir a karbon atomu vardır, indol grubu.

Kimyasal adı 2-amino-3-indolil propiyonik asittir, 204,23 g / mol moleküler kütleye sahiptir. 20 ° C'deki çözünürlüğü 100 gr suda 1.06 gr olup yoğunluğu 1.34 gr / cm3'tür.

Özellikleri

İnsanlarda triptofan protein sentezi için kullanılır ve güçlü bir vazokonstriktör olan serotonin (5-hidroksitriptamin), düz kas kasılmasını uyarıcı (özellikle ince bağırsakta) ve bir nörotransmiter oluşumu için gereklidir. psişik uyarım üretir, depresyonla savaşır ve kaygıyı düzenler.

Triptofan, melatonin sentezinde bir öncüdür ve bu nedenle uyku-uyanıklık döngüleri için etkileri vardır.

Söz konusu amino asit, oksidasyon-indirgeme olayları ile ilgili çok çeşitli enzimatik reaksiyonlara katılan çok önemli bir kofaktör olan NAD kofaktörünün oluşumu için üç yoldan birinde bir öncü olarak kullanılır.

Triptofan ve bazı öncüleri, oksin (indol-3-asetik asit) adı verilen bir bitki hormonunun oluşumu için kullanılır. Oksinler, bitkilerin büyümesini, gelişmesini ve diğer birçok fizyolojik işlevini düzenleyen bitki hormonlarıdır.

biosentezi

Onu sentezleyebilen organizmalarda, triptofanın karbon iskeleti, fosfoenolpiruvat ve eritroz-4-fosfattan türetilir. Bunlar sırasıyla Krebs döngüsünün bir ara maddesinden oluşur: oksaloasetat.

Fosfoenolpiruvat ve eritroz-4-fosfat, yedi aşamalı bir enzimatik yolda korizat sentezi için kullanılır. Fosfoenolpiruvat (PEP), pentoz fosfat yolağının glikoliz ve eritroz-4-fosfatının bir ürünüdür.

Korizmanın sentez yolu nasıldır?

Korizma sentezindeki ilk adım, 2-keto-3-deoksi-D-arabino-heptulosonat-7-fosfat (DAHP) oluşturmak için PEP'in eritroz-4-fosfat ile bağlanmasıdır.

Bu reaksiyon, korismat tarafından inhibe edilen 2-keto-3-deoksi-D-arabino-heptulosonat-7-fosfat sentaz (DAHP sentaz) enzimi tarafından katalize edilir.

İkinci reaksiyon, bu reaksiyon sırasında indirgenen kofaktör NAD'yi gerektiren bir enzim olan dehidrokinat sentaz tarafından DAHP'nin siklizasyonunu içerir; sonuç olarak 5-dehidrokinat üretilir.

Bu yoldaki üçüncü adım, son ürünü 5-dehidro shikimat'a karşılık gelen, dehidrokinat dehidrataz enzimi tarafından katalize edilen bir reaksiyon olan 5-dehidrokinattan bir su molekülünün çıkarılmasını içerir.

Bu molekülün keto grubu bir hidroksil grubuna indirgenir ve bunun sonucunda shikimat oluşur. Bu reaksiyonu katalize eden enzim, NADPH'ye bağlı shikimat dehidrojenazdır.

Rotanın beşinci adımı, shikimate 5-fosfat oluşumunu ve 5. pozisyondaki shikimate'in fosforilasyonundan sorumlu, shikimate kinaz olarak bilinen bir enzimin etkisiyle bir ATP molekülünün tüketilmesini içerir.

Daha sonra, shikimat 5-fosfattan ve 3-enolpiruvil shikimat-5-fosfat sentazın etkisiyle, 3-enolpiruvil shikimat 5-fosfat üretilir. Bahsedilen enzim, shikimat 5-fosfatın 5. pozisyonundaki karbonun hidroksil grubu tarafından ikinci bir PEP molekülünün fosforil grubunun yer değiştirmesini destekler.

Yedinci ve son reaksiyon, fosfatı 3-enolpiruvil shikimat 5-fosfattan çıkaran ve onu korizmaya dönüştüren korizma sentaz tarafından katalize edilir.

N. crassa mantarında, tek bir çok işlevli enzim kompleksi, bu yoldaki yedi reaksiyondan beşini katalize eder ve bu komplekse triptofan üreten diğer üç enzim eklenir.

Bakterilerde triptofan sentezi

E. coli'de, korizmanın triptofana dönüşümü, beş ek enzimatik adım içeren bir yolu içerir:

İlk olarak, antranilat sentaz enzimi, korizmi antranilata dönüştürür. Triptofanın indol halkasına bağlanan ve glutamata dönüştürülen amino grubunu veren bir glutamin molekülü bu reaksiyona katılır.

İkinci adım, antranilat fosforibosil transferaz ile katalize edilir. Bu reaksiyonda, bir pirofosfat molekülü, enerji açısından zengin bir metabolit olan 5-fosforibosil-1-pirofosfattan (PRPP) yer değiştirir ve N- (5′-fosforibosil) -antranilat oluşur.

Bu triptofan sentezi rotasındaki üçüncü reaksiyon, enzim fosforibosil-antranilat izomerazın katılımını içerir. Burada N- (5′-fosforibosil) -antranilatın furan halkası açılır ve 1- (o-karboksifenilamino) -1-deoksiribuloz 5-fosfat tautomerizasyonla oluşturulur.

Daha sonra, indol-3-gliserol fosfat sentaz tarafından katalize edilen bir reaksiyonda indol-3-gliserol fosfat oluşur, burada bir CO2 ve bir H2O molekülü salınır ve 1- (o-karboksifenilamino) -1- siklize edilir. deoksiribuloz 5-fosfat.

Triptofan sentaz, indol-3-gliserol fosfatın bir PLP (piridoksal fosfat) molekülü ve bir başka serin ile reaksiyonunu katalize ettiğinde, bu yolun son reaksiyonu, triptofanın oluşmasıyla sonuçlanır, gliseraldehit 3-fosfat salgılar ve triptofan oluşturur.

bozulma

Memelilerde triptofan, on iki enzimatik adım içeren bir yolda karaciğerde asetil-CoA'ya parçalanır: α-ketoadipata ulaşmak için sekizi ve α-ketoadipatı asetil koenzim A'ya dönüştürmek için 4 tane daha.

Α-ketoadipata parçalanma sırası şöyledir:

Triptofan → N-formil kinurenin → Kinurenin → 3-hidroksi kinurenin → 3-hidroksi-antranilat → ε-semialdehit 2-amino-3-karboksi mukonik → ε-semialdehit α-amino mukonik → 2-amino mukonat → α-ketoadipat.

Bu reaksiyonları katalize eden enzimler sırasıyla şunlardır:

Triptofan 2-3-dioksijenaz, kinurenin formamidaz, NADPH-bağımlı monooksijenaz, kinureninaz, 3-hidroksi-antranilat oksijenaz, dekarboksilaz, NAD-bağımlı ε-semialdehit α-aminononik dehidrojenaz ve α-amino mukonat redüktaz NADPH bağımlı.

Α-ketoadipat oluşturulduktan sonra, glutaril-CoA oksidatif dekarboksilasyonla oluşturulur. Bu, ß-oksidasyonla, bikarbonat (HCO3-) şeklinde bir karbon atomu kaybeden, bir su molekülü kazanan ve krotonil-CoA olarak sona eren Glutakonil-CoA oluşturur.

Crotonyl-CoA, yine ß-oksidasyon yoluyla asetil-CoA verir. Bu tür bir asetil-CoA, gerektiğinde glikoz oluşturmak için glikoneogenez ve ATP oluşturmak için Krebs döngüsü olmak üzere çeşitli yolları izleyebilir.

Ancak bu molekül, sonunda bir enerji kaynağı olarak kullanılabilecek keton cisimlerinin oluşumuna da yönlendirilebilir.

Triptofan açısından zengin besinler

Genel olarak kırmızı et, tavuk ve balık (özellikle somon ve ton balığı gibi yağlı balıklar) triptofan açısından özellikle zengindir. Süt ve türevleri, özellikle yumurta sarısı da bol miktarda triptofan içeren gıdalardır.

Bu amino asidin doğal kaynağı olarak görev yapan diğer yiyecekler şunlardır:

- Ceviz, badem, antep fıstığı ve kaju fıstığı gibi kurutulmuş meyveler.

- Pirinç gevrekleri.

- Kuru fasulye, mercimek, nohut, soya fasulyesi, kinoa vb.

- Bira mayası ve taze fasulye, muz ve plantain, ananas veya ananas, avokado, erik, su teresi, brokoli, ıspanak ve çikolata.

Alımının faydaları

Triptofan tüketimi, yapısında bulunan tüm bu proteinleri sentezlemek için kesinlikle gereklidir ve farklı işlevleri aracılığıyla, ruh halini, uyku ve uyanma döngülerini ve NAD'nin katıldığı çok çeşitli biyokimyasal süreçleri düzenlemeye izin verir. .

Ruh hali üzerindeki bilinen etkilere ek olarak, serotonin (triptofandan türetilir), öğrenme ve hafıza ile ilgili ve bu nedenle triptofan ile de ilgili olan çoklu bilişsel işlevlerde rol oynar.

Ruh hali, serotonin ve gastrointestinal-beyin ekseni arasındaki ilişkiyi beynin duygusal ve bilişsel merkezleri ile sindirim sisteminin periferik işlevi arasındaki iki yönlü etkiler sistemi olarak gösteren veriler vardır.

Bazı bozuklukların, özellikle de merkezi sinir sistemi ile ilgili olanların tedavisi için bir besin takviyesi olarak kullanımı, oldukça tartışmalı bir konu olmuştur çünkü çok daha bol nötr amino asitlerle rekabetçi taşınması, önemli ve sürekli artışlar elde etmeyi zorlaştırmaktadır. oral uygulamadan sonra triptofan.

Bu tartışmalara rağmen, kullanımı aşağıdaki alanlarda bir adjuvan olarak kabul edilmiştir:

- Ağrı tedavisi

- Uyku bozuklukları

- Depresyon tedavisi

- Mani tedavisi

- iştah azalması

Eksiklik bozuklukları

Merkezi triptofan eliminasyonu veya eksikliği, depresyon, dikkat yetersizliği, hafıza bozukluğu, uyku bozuklukları ve anksiyete ile ilişkilidir.

Depresif ve intihar eğilimli hastalarda kandaki ve beyin omurilik sıvısındaki triptofan konsantrasyonunda değişiklikler bulunmuştur. Ayrıca, anoreksiya nervozalı bazı hastalar, düşük triptofan seviyeleri gösterir.

B6 vitamini ve çinko kaybeden bazı poliürik hastalar, sıklıkla fobiler ve anksiyete gösterirler ve triptofan bakımından zengin diyet takviyeleri ile iyileşirler.

Karsinoid sendrom, ishale, damar hastalıklarına ve bronkokonstriksiyona neden olan ve niasin ve triptofan eksikliği ile ilişkili olan ince bağırsak tümörlerinin varlığı ile karakterizedir.

Pellagra, ishal, demans, dermatite eşlik eden ve ölüme neden olabilen patolojik bir durumdur, bu aynı zamanda niasin ve triptofan takviyeleri ile tedavi edilir.

Hartnup hastalığı, bazı şeylerin yanı sıra, triptofan da dahil olmak üzere çeşitli amino asitlerin metabolizmasındaki bir kusurla ilgilidir.

Triptofan-2,3-monooksijenaz enziminin eksikliği durumunda, bu, zeka geriliği ve pellagra benzeri cilt bozuklukları ile karakterize, resesif kalıtsal bir hastalıktır.

Referanslar

1. Halvorsen, K. ve Halvorsen, S. (1963). Hartnup hastalığı. Pediatri, 31 (1), 29-38.
2. Hood, SD, Bell, CJ, Argyropoulos, SV ve Nutt, DJ (2016). Panik yapmayın. Bozukluğa özgü anksiyete provokasyonu ile triptofan tükenmesine yönelik bir kılavuz. Psikofarmakoloji Dergisi, 30 (11), 1137-1140.
3. Jenkins, TA, Nguyen, JC, Polglaze, KE ve Bertrand, PP (2016). Triptofan ve serotoninin, bağırsak-beyin ekseninin olası bir rolü ile ruh hali ve biliş üzerindeki etkisi. Besinler, 8 (1), 56.
4. Kaye, WH, Barbarich, NC, Putnam, K., Gendall, KA, Fernstrom, J., Fernstrom, M.,… & Kishore, A. (2003). Anoreksiya nervozada akut triptofan tükenmesinin anksiyolitik etkileri. Uluslararası Yeme Bozuklukları Dergisi, 33 (3), 257-267.
5. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, P. ve Rodwell, V. (2009). Harper'ın resimli biyokimyası. 28 (s. 588). New York: McGraw-Hill.
6. Nelson, DL, Lehninger, AL ve Cox, MM (2008). Lehninger biyokimyanın ilkeleri. Macmillan.