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.

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.