Введение
Тип α-аминокислоты. Раздел 3 = Фенилаланин (символ Phe или F) — незаменимая α-аминокислота с формулой. Его можно рассматривать как бензильную группу, замещающую метильную группу аланина, или фенильную группу вместо концевого атома водорода аланина. Эта незаменимая аминокислота классифицируется как нейтральная и неполярная из-за инертности и гидрофобности бензильного радикала. L-изомер используется для биохимического синтеза белков, кодируемых ДНК. Фенилаланин является предшественником тирозина, моноаминовых нейромедиаторов дофамина, норэпинефрина (норадреналина) и эпинефрина (адреналина), а также биологического пигмента меланина. Он кодируется кодонами мРНК UUU и UUC. Фенилаланин естественным образом содержится в молоке млекопитающих. Он используется в производстве продуктов питания и напитков и продается как пищевая добавка, поскольку является прямым предшественником нейромодулятора фенетиламина. Как незаменимая аминокислота, фенилаланин не синтезируется de novo у человека и других животных, которым необходимо получать его с пищей в составе фенилаланина или белков, содержащих фенилаланин. Однобуквенный символ F был присвоен фенилаланину из-за его фонетического сходства.
| Section3 =
Phenylalanine (symbol Phe or F) is an essential α amino acid with the formula It can be viewed as a benzyl group substituted for the methyl group of alanine, or a phenyl group in place of a terminal hydrogen of alanine. This essential amino acid is classified as neutral, and nonpolar because of the inert and hydrophobic nature of the benzyl side chain. The L isomer is used to biochemically form proteins coded for by DNA. Phenylalanine is a precursor for tyrosine, the monoamine neurotransmitters dopamine, norepinephrine (noradrenaline), and epinephrine (adrenaline), and the biological pigment melanin. It is encoded by the messenger RNA codons UUU and UUC. Phenylalanine is found naturally in the milk of mammals. It is used in the manufacture of food and drink products and sold as a nutritional supplement as it is a direct precursor to the neuromodulator phenethylamine. As an essential amino acid, phenylalanine is not synthesized de novo in humans and other animals, who must ingest phenylalanine or phenylalanine containing proteins. The one letter symbol F was assigned to phenylalanine for its phonetic similarity.
История
Первое описание фенилаланина было сделано в 1879 году, когда Шульце и Барбиери идентифицировали соединение с эмпирической формулой C9H11NO2 в проростках желтой люпины (Lupinus luteus). В 1882 году Эрленмайер и Липп впервые синтезировали фенилаланин из фенилацетальдегида, цианистого водорода и аммиака. Генетический кодон для фенилаланина был впервые обнаружен Й. Генрихом Маттеи и Маршаллом В. Ниренбергом в 1961 году. Они показали, что, используя мРНК для введения множественных повторов урацила в геном бактерии E. coli, они могли вызвать у бактерии производство полипептида, состоящего исключительно из повторяющихся аминокислот фенилаланина. Это открытие помогло установить характер кодирующей связи, связывающей информацию, хранящуюся в геномной нуклеиновой кислоте, с экспрессией белка в живой клетке.
Пищевые источники
Хорошими источниками фенилаланина являются яйца, курица, печень, говядина, молоко и соя. Еще одним распространенным источником фенилаланина является все, что подслащено искусственным подсластителем аспартамом, например диетические напитки, продукты питания для диеты и лекарственные препараты; при метаболизме аспартама фенилаланин образуется как один из продуктов распада.
Диетические рекомендации
Совет по питанию и питательным веществам (FNB) Института медицины США установил рекомендуемые суточные нормы потребления (RDA) незаменимых аминокислот в 2002 году. Для фенилаланина и тирозина вместе для взрослых старше 19 лет – 33 мг/кг массы тела в день. В 2005 году рекомендуемая суточная норма (DRI) была установлена на уровне 27 мг/кг в день (без учета тирозина), а рекомендация ФАО/ВОЗ/ООН 2007 года – 25 мг/кг в день (без учета тирозина).
Другие биологические роли
L-фенилаланин биологически преобразуется в L-тирозин, еще одну из аминокислот, кодируемых ДНК. L-тирозин, в свою очередь, преобразуется в L-ДОФА, который затем превращается в дофамин, норэпинефрин (норадреналин) и эпинефрин (адреналин). Последние три известны как катехоламины. Фенилаланин использует тот же активный транспортный канал, что и триптофан, для преодоления гематоэнцефалического барьера. В избыточных количествах добавки могут нарушать выработку серотонина и других ароматических аминокислот, а также оксида азота из-за избыточного использования (и последующей ограниченной доступности) связанных кофакторов – железа или тетрагидробиоптерина. Соответствующие ферменты для этих соединений относятся к семейству ароматических аминокислотных гидроксилаз и синтаз оксида азота.
В растениях
Фенилаланин является исходным соединением, используемым в синтезе флавоноидов. Лигнан происходит от фенилаланина и тирозина. Фенилаланин преобразуется в коричную кислоту ферментом фенилаланин-аммиак-лиазой.
Биосинтез
Фенилаланин биосинтезируется по пути шикимата.
Фенилкетонурия
Генетическое заболевание фенилкетонурия (ФКУ) – это неспособность метаболизировать фенилаланин из-за недостатка фермента фенилаланингидроксилазы. Люди с этим расстройством известны как «фенилкетонурики» и должны регулировать потребление фенилаланина. Фенилкетонурики часто используют анализы крови для контроля количества фенилаланина в крови. Лабораторные результаты могут сообщать об уровнях фенилаланина в единицах мг/дл или мкмоль/л. Один мг/дл фенилаланина приблизительно эквивалентен 60 мкмоль/л. Редкая «вариантная форма» фенилкетонурии, называемая гиперфенилаланинемией, вызвана неспособностью синтезировать кофактор, называемый тетрагидробиоптерином, который можно восполнить. У беременных женщин с гиперфенилаланинемией могут проявляться сходные симптомы заболевания (высокий уровень фенилаланина в крови), но эти показатели обычно исчезают в конце беременности. Беременные женщины с ФКУ должны контролировать уровень фенилаланина в крови, даже если плод гетерозиготен по дефектному гену, поскольку плод может пострадать из-за незрелости печени. Непищевым источником фенилаланина является искусственный подсластитель аспартам. Это соединение метаболизируется организмом в несколько химических продуктов распада, включая фенилаланин. Проблемы с расщеплением, с которыми сталкиваются фенилкетонурики из-за накопления фенилаланина в организме, также возникают при употреблении аспартама, хотя и в меньшей степени. Соответственно, на всех продуктах, содержащих аспартам, в Австралии, США и Канаде должна быть надпись: «Фенилкетонурики: содержит фенилаланин». В Великобритании продукты, содержащие аспартам, должны иметь информацию об ингредиентах, указывающую на присутствие «аспартама или E951», и должны быть снабжены предупреждением «Содержит источник фенилаланина». В Бразилии обязательна маркировка «Contém Fenilalanina» (португальский вариант «Содержит фенилаланин») на продуктах, которые его содержат. Эти предупреждения размещаются, чтобы помочь людям избегать таких продуктов.
D-, L- и DL-фенилаланин
Стереоизомер D-фенилаланин (DPA) может быть получен с помощью обычного органического синтеза, либо в виде отдельного энантиомера, либо как компонент рацемической смеси. Он не участвует в биосинтезе белков, хотя обнаруживается в небольших количествах в белках, особенно в старых белках и белках пищевых продуктов, прошедших обработку. Биологические функции D-аминокислот остаются неясными, хотя D-фенилаланин обладает фармакологической активностью в отношении ниацинового рецептора 2. DL-фенилаланин (DLPA) продается как пищевая добавка благодаря его предполагаемой обезболивающей и антидепрессивной активности, которая была подтверждена клиническими испытаниями. DL-фенилаланин представляет собой смесь D-фенилаланина и L-фенилаланина. Предполагаемая обезболивающая активность DL-фенилаланина может быть объяснена возможной блокадой D-фенилаланином деградации энкефалинов ферментом карбоксипептидазой A. Энкефалины действуют как агонисты мю- и дельта-опиоидных рецепторов, а агонисты этих рецепторов, как известно, оказывают антидепрессивное действие. Механизм предполагаемой антидепрессивной активности DL-фенилаланина также может быть частично обусловлен ролью L-фенилаланина как предшественника в синтезе нейромедиаторов норадреналина и дофамина, хотя клинические испытания не выявили антидепрессивного эффекта от L-фенилаланина, используемого отдельно. L-фенилаланин является антагонистом α2δ Ca2+ кальциевых каналов с Ki 980 нМ. В мозге L-фенилаланин является конкурентным антагонистом в месте связывания глицина с NMDA-рецептором и в месте связывания глутамата с AMPA-рецептором. В месте связывания глицина с NMDA-рецептором L-фенилаланин имеет кажущуюся константу равновесного диссоциирования (KB) 573 мкм, оцененную методом регрессии Шильда, что значительно ниже концентрации L-фенилаланина в мозге, наблюдаемой при нелеченной фенилкетонурии человека. L-фенилаланин также ингибирует высвобождение нейротрансмиттеров в глутаматергических синапсах гиппокампа и коры с IC50 980 мкм, концентрация, наблюдаемая в мозге при классической фенилкетонурии, в то время как D-фенилаланин оказывает значительно меньший эффект.
Деривативы
Боронофенилаланин (BPA) — дигидроксиборильное производное фенилаланина, применяемое в терапии захвата нейтронов. 4-Азидо-L-фенилаланин — неестественная аминокислота, включаемая в белки, используемая в качестве инструмента для биоконъюгации в области химической биологии.