Articulo de referencia

Tirosina

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Modelo giratorio de bola y palo de tirosina

La L -tirosina o tirosina (símbolo Tyr o Y ) [ 2 ] o 4-hidroxifenilalanina es uno de los 20 aminoácidos estándar que las células utilizanpara sintetizar proteínas . Es un aminoácido condicionalmente esencial con un grupo lateral polar . La palabra "tirosina" proviene del griego tyrós , que significa " queso " , ya que fue descubierta por primera vez en 1846 por el químico alemán Justus von Liebig en la proteína caseína del queso. [ 3 ] [ 4 ] Se le llama tirosilo cuando se hace referencia a un grupo funcional o cadena lateral. Si bien la tirosina generalmente se clasifica como unaminoácido hidrofóbico , es más hidrofílica que la fenilalanina . [ 5 ] Está codificada por los codones UAC y UAU en el ARN mensajero .

El símbolo de una letra Y se asignó a la tirosina por ser la letra más cercana alfabéticamente entre las disponibles. Cabe señalar que la T se asignó a la treonina , estructuralmente más simple ; la U se evitó por su similitud con la V de la valina ; la W se asignó al triptófano ; mientras que la X se reservó para aminoácidos indeterminados o atípicos. [ 6 ] También se propuso la mnemotecnia t Y rosina. [ 7 ]

Funciones

Además de ser un aminoácido proteinogénico , la tirosina desempeña un papel especial gracias a su grupo fenol . Su grupo hidroxilo puede formar enlaces éster , en particular con el fosfato. Los grupos fosfato se transfieren a los residuos de tirosina mediante tirosina quinasas . Esta es una de las modificaciones postraduccionales . La tirosina fosforilada se encuentra en proteínas que participan en procesos de transducción de señales .

Funcionalidad similar también se presenta en la serina y la treonina , cuyas cadenas laterales poseen un grupo hidroxilo, pero son alcoholes . La fosforilación de las porciones de estos tres aminoácidos (incluida la tirosina) crea una carga negativa en sus extremos, que es mayor que la carga negativa de los ácidos aspártico y glutámico , los únicos con carga negativa . Las proteínas fosforiladas conservan estas mismas propiedades —que son útiles para interacciones proteína-proteína más fiables— mediante la fosfotirosina, la fosfoserina y la fosfotreonina. [ 8 ]

Los sitios de unión para una fosfoproteína de señalización pueden ser diversos en su estructura química. [ 9 ]

La fosforilación del grupo hidroxilo puede cambiar la actividad de la proteína diana, o puede formar parte de una cascada de señalización a través de la unión al dominio SH2 . [ 10 ]

Un residuo de tirosina también desempeña un papel importante en la fotosíntesis . En los cloroplastos ( fotosistema II ), actúa como donador 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 grupos centrales de manganeso . [ 11 ]

Requisitos y fuentes dietéticas

La ingesta de referencia dietética para la tirosina se suele estimar junto con la fenilalanina . Varía según el método de estimación, sin embargo, la proporción ideal de estos dos aminoácidos se considera 60:40 (fenilalanina:tirosina) ya que el cuerpo humano tiene esta composición. [ 12 ] La tirosina, que también puede ser sintetizada en el cuerpo a partir de la fenilalanina, se encuentra en muchos alimentos ricos en proteínas como carne , pescado , queso , requesón , leche , yogur , cacahuetes , almendras , semillas de calabaza , semillas de sésamo , proteína de soja y habas . [ 13 ] [ 14 ] Por ejemplo, la clara de un huevo tiene unos 250  mg por huevo, [ 15 ] mientras que la carne de res, cordero, cerdo, atún, salmón, pollo y pavo contienen entre 500 y 1000  mg por porción de 85 g (3 onzas) . [ 15 ] [ 16 ] 

Biosíntesis

Biosíntesis vegetal de tirosina a partir de prefenato .

En las plantas y 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 utilizando glutamato como fuente de nitrógeno para dar tirosina y α-cetoglutarato .

Los mamíferos sintetizan tirosina a partir del aminoácido esencial fenilalanina (Phe), que obtienen de los alimentos. La conversión de Phe a Tyr es catalizada por la enzima fenilalanina hidroxilasa , una monooxigenasa. Esta enzima cataliza la reacción que añade un grupo hidroxilo al extremo del anillo aromático de seis carbonos de la fenilalanina , transformándola así en tirosina.

Metabolismo

Conversión de fenilalanina y tirosina en sus derivados biológicamente importantes.

Fosforilación y sulfatación

Algunos residuos de tirosina pueden ser marcados (en el grupo hidroxilo) con un grupo fosfato ( fosforilados ) por quinasas de proteínas . 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 puede detectarse mediante anticuerpos específicos . Los residuos de tirosina también pueden modificarse mediante la adición de un grupo sulfato, un proceso conocido como sulfatación de tirosina . [ 17 ] 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. [ 18 ]

Precursor 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 de reacción en la síntesis del neurotransmisor dopamina . Posteriormente, la dopamina puede transformarse en otras catecolaminas , como la norepinefrina (noradrenalina) y la epinefrina (adrenalina).

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

Precursor de otros compuestos

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 utilizando tirosina radiomarcada con carbono-14 para rastrear la ruta sintética in vivo. [ 22 ] La tirosina amoníaco liasa (TAL) es una enzima en la vía de biosíntesis de fenoles naturales. Transforma la L -tirosina en ácido p -cumárico . La tirosina también es precursora del pigmento melanina . La tirosina (o su precursor, la fenilalanina) es necesaria para sintetizar la estructura de benzoquinona que forma parte de la coenzima Q10 . [ 23 ] [ 24 ]

Degradación

La descomposición de la tirosina en acetoacetato y fumarato . Se necesitan dos dioxigenasas para la ruta de descomposición. Los productos finales pueden luego ingresar al 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 para formar para -hidroxifenilpiruvato . La designación posicional para , abreviada p , indica que el grupo hidroxilo y la cadena lateral del anillo fenilo se encuentran uno frente al otro (véase la ilustración a continuación).

El siguiente paso de oxidación es catalizado por la p- hidroxifenilpiruvato dioxigenasa y la escisión del CO₂ homogentisato ( 2,5-dihidroxifenil-1-acetato). [ 25 ] Para escindir el anillo aromático del homogentisato, se requiere otra dioxigenasa, la homogentisato 1,2-dioxigenasa . De esta manera, mediante la incorporación de una molécula adicional de O₂ , se crea maleilacetoacetato .

El fumarilacetoacetato se genera mediante la acción de la maleilacetoacetato cis - trans -isomerasa, a través de la rotación del grupo carboxilo formado a partir del grupo hidroxilo mediante oxidación. Esta cis-trans -isomerasa contiene glutatión como coenzima . Finalmente, el fumarilacetoacetato se hidroliza por acción de la enzima fumarilacetoacetato hidrolasa mediante la adición de una molécula de agua.

De este modo, 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 mediante el ciclo del ácido cítrico o utilizarse para la síntesis de ácidos grasos .

El ácido florético también es un metabolito urinario de la tirosina en ratas. [ 26 ]

Orto- y meta-tirosina

Oxidación enzimática de la tirosina por la fenilalanina hidroxilasa (arriba) y oxidación no enzimática por radicales libres hidroxilo (centro y abajo).

Se conocen tres isómeros estructurales de la L -tirosina. Además del aminoácido común L -tirosina, que es el isómero para ( para -tirosina, p -tirosina o 4-hidroxifenilalanina), existen dos regioisómeros adicionales, la meta -tirosina (también conocida como 3-hidroxifenilalanina , L- m -tirosina y m -tirosina) y la orto- tirosina ( o -tirosina o 2-hidroxifenilalanina), que se encuentran en la naturaleza. Los isómeros m- tirosina y o -tirosina, que son raros, surgen por hidroxilación no enzimática de radicales libres de la fenilalanina en condiciones de estrés oxidativo . [ 27 ] [ 28 ] Son tóxicos tanto para animales como para plantas. [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]

Uso médico

La tirosina es un precursor de los neurotransmisores y aumenta los niveles plasmáticos de neurotransmisores (en particular dopamina y norepinefrina), [ 32 ] pero tiene poco o ningún efecto sobre el estado de ánimo en sujetos normales. [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]

Una revisión sistemática de 2015 encontró que "la carga de tirosina contrarresta de forma aguda las disminuciones en la memoria de trabajo y el procesamiento de la información que son inducidas por condiciones situacionales exigentes, como el clima extremo o la carga cognitiva " y, por lo tanto, "la tirosina puede beneficiar a las personas sanas expuestas a condiciones situacionales exigentes". [ 36 ]

Síntesis industrial

La L -tirosina se utiliza en productos farmacéuticos , suplementos dietéticos y aditivos alimentarios . Anteriormente se utilizaban dos métodos para fabricar L -tirosina. El primero consiste en la extracción del aminoácido deseado a partir de hidrolizados de proteínas mediante un método químico. El segundo utiliza la síntesis enzimática a partir de fenoles, piruvato y amoníaco mediante el uso de tirosina fenol-liasa . [ 37 ] Los avances en ingeniería genética y el advenimiento de la fermentación industrial han desplazado la síntesis de L-tirosina hacia el uso de cepas modificadas genéticamente de E. coli . [ 38 ] [ 37 ]

Véase también

Referencias

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