Tirosina

L-Tirosina o tirosina (símbolo Tyr o Y) o 4-hidroxifenilalanina es uno de los 20 aminoácidos estándar que utilizan las células para sintetizar proteínas. Es un aminoácido no esencial con un grupo lateral polar. La palabra "tirosina" proviene del griego tyrós, que significa queso, ya que fue descubierto por primera vez en 1846 por el químico alemán Justus von Liebig en la proteína caseína del queso. Se llama tirosilo cuando se refiere a un grupo funcional o cadena lateral. Si bien la tirosina generalmente se clasifica como un aminoácido hidrofóbico, es más hidrofílico que la fenilalanina. Está codificado por los codones UAC y UAU en el ARN mensajero.

Funciones

Además de ser un aminoácido proteinogénico, la tirosina tiene un papel especial en virtud de la funcionalidad fenol. Ocurre en proteínas que forman parte de procesos de transducción de señales y funciona como receptor de grupos fosfato que son transferidos por medio de proteínas quinasas. La fosforilación del grupo hidroxilo puede cambiar la actividad de la proteína objetivo o puede formar parte de una cascada de señalización a través de la unión al dominio SH2.

Un residuo de tirosina también juega un papel importante en la fotosíntesis. En los cloroplastos (fotosistema II), actúa como donante de electrones en la reducción de la clorofila oxidada. En este proceso, pierde el átomo de hidrógeno de su grupo OH fenólico. Este radical se reduce posteriormente en el fotosistema II por los cuatro núcleos de manganeso.

Requisitos dietéticos y fuentes

La ingesta dietética de referencia (cantidad dietética recomendada, RDA, es decir, el nivel que se considera casi suficiente) de fenilalanina y tirosina es de 42 mg por kilogramo de peso corporal (en una proporción de 3:2). Para una persona de 70 kg, esto es 2,94 g (fenilalanina + tirosina).

La tirosina, que también se puede sintetizar en el cuerpo a partir de la fenilalanina, se encuentra en muchos productos alimenticios ricos en proteínas como el pollo, el pavo, el pescado, la leche, el yogur, el requesón, el queso, los cacahuetes, las almendras, las semillas de calabaza y el sésamo. semillas, productos de soja y habas, sino también en aguacates y plátanos. Por ejemplo, la clara de un huevo tiene alrededor de 250 mg por huevo, mientras que la carne magra de res/cordero/cerdo/salmón/pollo/pavo contiene alrededor de 1 g por porción de 3 onzas (85 g).

Biosíntesis

Biosíntesis vegetal de la tirosina del prefenonato.

En las plantas y en la mayoría de los microorganismos, la tirosina se produce a través del prefenato, un intermediario en la vía del shikimato. El prefenato se descarboxila oxidativamente con retención del grupo hidroxilo para dar p-hidroxifenilpiruvato, que se transamina usando glutamato como fuente de nitrógeno para dar tirosina y α-cetoglutarato.

Los mamíferos sintetizan tirosina a partir del aminoácido esencial fenilalanina (Phe), que se deriva de los alimentos. La conversión de Phe a Tyr es catalizada por la enzima fenilalanina hidroxilasa, una monooxigenasa. Esta enzima cataliza la reacción provocando la adición de un grupo hidroxilo al final del anillo aromático de 6 carbonos de la fenilalanina, de forma que se convierte en tirosina.

Metabolismo

Conversión de fenilalanina y tirosina a sus derivados biológicamente importantes.

Fosforilación y sulfatación

Algunos de los residuos de tirosina pueden ser etiquetados (en el grupo hidroxilo) con un grupo fosfato (fosforilados) por las proteínas quinasas. En su forma fosforilada, la tirosina se denomina fosfotirosina. La fosforilación de tirosina se considera uno de los pasos clave en la transducción de señales y la regulación de la actividad enzimática. La fosfotirosina se puede detectar a través de anticuerpos específicos. Los residuos de tirosina también pueden modificarse mediante la adición de un grupo sulfato, un proceso conocido como sulfatación de tirosina. La sulfatación de tirosina es catalizada por la tirosilproteína sulfotransferasa (TPST). Al igual que los anticuerpos de fosfotirosina mencionados anteriormente, recientemente se han descrito anticuerpos que detectan específicamente la sulfotirosina.

Precursora de neurotransmisores y hormonas

En las células dopaminérgicas del cerebro, la tirosina se convierte en L-DOPA mediante la enzima tirosina hidroxilasa (TH). La TH es la enzima limitante de la velocidad involucrada en la síntesis del neurotransmisor dopamina. Luego, la dopamina se puede convertir en otras catecolaminas, como la norepinefrina (noradrenalina) y la epinefrina (adrenalina).

Las hormonas tiroideas triyodotironina (T₃) y tiroxina (T₄) en el coloide de la tiroides también se derivan de la tirosina.

Vías biosintéticas para las catecolaminas y las aminas traza en el cerebro humano L-Phenylalanine L-Tyrosina L-DOPA Epinefrina Phenethylamine p-Tyramine Dopamina Norepinefrina N-Methylphenethylamine N-Methyltyramine p-Octopamina Sinefrina 3-Methoxytyramine AADC AADC AADC primaria sendero PNMT PNMT PNMT PNMT AAAH AAAH cerebro CYP2D6 menor sendero COMT DBH DBH La tirosina es un precursor para rastrear compuestos de amina y las catecolaminas.

Precursora de los alcaloides

Se ha demostrado que el látex de Papaver somniferum, la amapola del opio, convierte la tirosina en el alcaloide morfina y se ha establecido la vía biosintética de la tirosina a la morfina mediante el uso de radiocarbono-14. tirosina marcada para rastrear la ruta sintética in vivo.

Precursor de fenoles naturales

La tirosina amoníaco liasa (TAL) es una enzima en la ruta de biosíntesis de fenoles naturales. Transforma la L-tirosina en ácido p-cumárico.

Precursora de los pigmentos

La tirosina es también el precursor del pigmento melanina.

Papel en la síntesis de la coenzima Q10

La tirosina (o su precursor, la fenilalanina) es necesaria para sintetizar la estructura de la benzoquinona que forma parte de la coenzima Q10.

Degradación

La descomposición de la tirosina acetoaceta y fumarato. Dos dioxigenas son necesarias para el camino de descomposición. Los productos finales pueden entrar en el ciclo del ácido cítrico.

La descomposición de la L-tirosina (sin. para-hidroxifenilalanina) comienza con una transaminación dependiente de α-cetoglutarato a través de la tirosina transaminasa a para-hidroxifenilpiruvato. La descripción posicional para, abreviada p, significa que el grupo hidroxilo y la cadena lateral en el anillo de fenilo están uno frente al otro (vea la ilustración a continuación).

El siguiente paso de oxidación lo cataliza la p-hidroxifenilpiruvato dioxigenasa y la separación del homogentisato de CO₂ (2,5-dihidroxifenil-1-acetato). Para dividir el anillo aromático del homogentisado, se requiere otra dioxigenasa, la homogentisato 1,2-dioxigenasa. De este modo, a través de la incorporación de una molécula O₂ adicional, se crea acetoacetato de maleilo.

El acetoacetato de fumarilo es creado por la cis-trans-isomerasa de maleilacetoacetato a través de la rotación del grupo carboxilo creado a partir del grupo hidroxilo a través de la oxidación. Esta cis-trans-isomerasa contiene glutatión como coenzima. El fumarilacetoacetato es finalmente dividido por la enzima fumarilacetoacetato hidrolasa mediante la adición de una molécula de agua.

Por lo tanto, se liberan fumarato (también un metabolito del ciclo del ácido cítrico) y acetoacetato (3-cetobutiroato). El acetoacetato es un cuerpo cetónico, que se activa con succinil-CoA y, posteriormente, puede convertirse en acetil-CoA, que a su vez puede oxidarse por el ciclo del ácido cítrico o usarse para la síntesis de ácidos grasos.

El ácido florético también es un metabolito urinario de la tirosina en ratas.

Orto- y meta-tirosina

oxidación enzimática de la tirosina por la hidroxilasa fenil (top) y la oxidación no enyzmática por los radicales libres hidroxilos (medio y fondo).

Se conocen tres isómeros estructurales de L-tirosina. Además del aminoácido común L-tirosina, que es el isómero para (para-tyr, p-tyr o 4-hidroxifenilalanina), hay dos regioisómeros adicionales, a saber, meta-tirosina (también conocida como 3-hidroxifenilalanina, L- m-tirosina, y m-tyr) y orto-tirosina (o-tyr o 2-hidroxifenilalanina), que se encuentran en la naturaleza. Los isómeros m-tyr y o-tyr, que son raros, surgen a través de la hidroxilación de radicales libres no enzimática de la fenilalanina en condiciones de estrés oxidativo.

La m-tirosina y sus análogos (raros en la naturaleza pero disponibles sintéticamente) han demostrado su aplicación en la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer y la artritis.

Uso médico

La tirosina es un precursor de los neurotransmisores y aumenta los niveles de neurotransmisores en plasma (particularmente la dopamina y la norepinefrina), pero tiene poco o ningún efecto sobre el estado de ánimo en sujetos normales. Varios estudios han encontrado que la tirosina es útil durante el estrés, el frío, la fatiga (en ratones), el trabajo prolongado y la privación del sueño, con reducciones en los niveles de la hormona del estrés, reducciones en la pérdida de peso inducida por el estrés observadas en ensayos con animales y mejoras en las funciones cognitivas y cognitivas. rendimiento físico visto en pruebas con humanos.

La tirosina no parece tener ningún efecto significativo sobre el rendimiento cognitivo o físico en circunstancias normales, pero ayuda a mantener mejor la memoria de trabajo durante la multitarea.

Interacciones

Se desconoce si los IMAO interactúan con la tirosina.

Síntesis industrial

La L-tirosina y sus derivados (L-DOPA, melanina, fenilpropanoides y otros) se utilizan en productos farmacéuticos, suplementos dietéticos y aditivos alimentarios. Anteriormente se usaban dos métodos para fabricar L-tirosina. El primero implica la extracción del aminoácido deseado de los hidrolizados de proteínas utilizando un enfoque químico. El segundo utiliza la síntesis enzimática a partir de compuestos fenólicos, piruvato y amoníaco mediante el uso de tirosina fenolliasa. Los avances en la ingeniería genética y el advenimiento de la fermentación industrial han cambiado la síntesis de L-tirosina al uso de cepas modificadas de E. coli.