Тирозин как аминокислота¶

Тирозин (сокращённо Tyr или Y) — одна из двадцати стандартных протеиногенных аминокислот, входящих в состав белков живых организмов. По химическому строению представляет собой ароматическую α-аминокислоту с гидроксильной группой в пара-положении бензольного кольца. Систематическое название — 2-амино-3-(4-гидроксифенил)пропановая кислота, эмпирическая формула C₉H₁₁NO₃, молекулярная масса около 181,19 г/моль. Тирозин относится к условно незаменимым (полузаменимым) аминокислотам: организм человека способен синтезировать его из другой аминокислоты — фенилаланина, однако при недостатке последней или нарушении обмена тирозин должен поступать с пищей.

¶Химические свойства

Тирозин содержит три функциональные группы, определяющие его свойства: аминогруппу (–NH₂), карбоксильную группу (–COOH) и фенольный гидроксил (–OH). Благодаря гидроксильной группе тирозин проявляет слабые кислотные свойства и способен образовывать сложные эфиры и фосфатные производные. Аминокислота плохо растворима в воде (около 0,45 г на литр при 25 °C), но хорошо растворяется в щелочах и кислотах. Изоэлектрическая точка находится при pH около 5,66.

Ароматическое кольцо тирозина интенсивно поглощает ультрафиолетовое излучение с максимумом около 275 нм, что используется в биохимии для спектрофотометрического определения концентрации белков.

¶Биологическая роль

Тирозин выполняет в организме две принципиально разные функции.

¶В составе белков

Как структурный элемент тирозин входит в состав множества белков. Его остатки часто локализуются в активных центрах ферментов и в участках белок-белкового взаимодействия. Особое значение имеет фосфорилирование тирозина — присоединение фосфатной группы к гидроксилу, катализируемое тирозинкиназами. Этот процесс является ключевым механизмом передачи сигналов в клетке: рецепторные тирозинкиназы регулируют рост, деление и дифференцировку клеток. Нарушения тирозинового фосфорилирования связаны с развитием ряда онкологических заболеваний, что делает тирозинкиназы мишенью для targeted-терапии (например, препарат иматиниб).

¶Как предшественник биологически активных веществ

Свободный тирозин служит исходным соединением для синтеза нескольких важных молекул:

• Катехоламины — дофамин, норадреналин и адреналин, выполняющие роль нейромедиаторов и гормонов.
• Тиреоидные гормоны — тироксин (T4) и трийодтиронин (T3), регулирующие обмен веществ; их синтез происходит в щитовидной железе путём йодирования остатков тирозина в составе белка тиреоглобулина.
• Меланины — пигменты, определяющие цвет кожи, волос и глаз; синтезируются из тирозина через промежуточное соединение ДОФА.
• Нейромедиатор октопамин у беспозвоночных и некоторые алкалоиды у растений.

¶Источники и обмен

Тирозин поступает в организм с белковой пищей. Наиболее богаты им продукты животного происхождения: мясо, рыба, яйца, молочные продукты, а также соя, орехи, семена и бобовые. Суточная потребность взрослого человека оценивается примерно в 25 мг на килограмм массы тела, хотя точные нормы зависят от индивидуальных особенностей.

В печени тирозин образуется из фенилаланина под действием фермента фенилаланингидроксилазы. Наследственный дефицит этого фермента приводит к фенилкетонурии — тяжёлому заболеванию обмена веществ, при котором фенилаланин накапливается в тканях и повреждает нервную систему. Поскольку тирозин при этом не синтезируется, больные нуждаются в строгой диете с ограничением фенилаланина.

Катаболизм тирозина идёт через ряд стадий до фумаровой и ацетоуксусной кислот, которые затем включаются в цикл Кребса. Нарушения этого пути лежат в основе таких заболеваний, как тирозинемия I и II типов, алькаптонурия.

¶Применение

¶В медицине и фармакологии

Тирозин используется как предшественник в промышленном синтезе L-ДОФА — препарата для лечения болезни Паркинсона. Производные тирозина применяются при создании некоторых лекарств и диагностических средств.

¶В пищевой промышленности

Аминокислота зарегистрирована как пищевая добавка и используется в составе специализированного питания, а также как сырьё для производства ароматизаторов и усилителей вкуса.

¶В научных исследованиях

Меченный радиоактивным йодом тирозин применяется в радиоиммунологических методах анализа. Тирозиновые метки широко используются для изучения фосфорилирования белков и внутриклеточной сигнализации.

¶Биологически активные добавки

Тирозин продаётся как пищевая добавка, позиционируемая для повышения концентрации внимания, работоспособности и устойчивости к стрессу. Имеются данные о его влиянии на синтез катехоламинов при интенсивных нагрузках или в условиях стресса. При этом клинические доказательства эффективности добавок ограничены и неоднородны, а приём высоких доз может вызывать побочные эффекты. Лицам с гипертонией, мигренью и некоторыми эндокринными нарушениями добавки тирозина противопоказаны.

¶Интересные факты

• Тирозин был впервые выделен в 1846 году немецким химиком Юстусом фон Либихом из сыра казеина; название происходит от греческого «tyros» — сыр.
• Именно тирозиновые остатки придают многим белкам способность связывать фосфат и участвовать в передаче сигнала.
• У альбиносов нарушен синтез меланина из тирозина, что проявляется отсутствием пигментации кожи, волос и радужки.