Тирозина: аминокислота и её роль¶

Тирозина (сокращённо Тир или Y; от греч. tyros — «сыр», где вещество впервые обнаружили) — одна из двадцати стандартных протеиногенных аминокислот, входящих в состав белков всех живых организмов. По химическому строению представляет собой ароматическую α-аминокислоту с гидроксильной группой в пара-положении бензольного кольца. Для человека тирозин является условно незаменимой (полузаменимой) аминокислотой: организм способен синтезировать её из другой аминокислоты — фенилаланина, однако при недостатке последней или нарушении этого превращения тирозин должен поступать с пищей.

¶Химическое строение и свойства

Молекулярная формула тирозина — C₉H₁₁NO₃, молярная масса — около 181,19 г/моль. Структурно молекула состоит из α-аминогруппы, карбоксильной группы и боковой цепи — 4-гидроксибензильного радикала. Наличие ароматического кольца с гидроксильной группой определяет ключевые свойства:

• слабая растворимость в воде по сравнению с алифатическими аминокислотами;
• способность поглощать ультрафиолетовое излучение с максимумом около 275 нм;
• склонность к образованию водородных связей;
• возможность фосфорилирования по гидроксильной группе.

Благодаря гидроксильной группе тирозин относится к полярным (гидрофильным) аминокислотам, хотя его ароматическое кольцо придаёт боковой цепи гидрофобный характер. Это делает остаток тирозина удобным для расположения на границе водной и липидной фаз, например в активных центрах ферментов и в мембранных белках.

¶Биосинтез

У бактерий, растений и грибов тирозин синтезируется из хоризмовой кислоты через промежуточный продукт префенат. У животных и человека собственного пути синтеза нет: тирозин образуется путём гидроксилирования фенилаланина под действием фермента фенилаланингидроксилазы. Эта реакция необратима и требует участия молекулярного кислорода и кофактора тетрагидробиоптерина. Нарушение работы фермента ведёт к накоплению фенилаланина и развитию фенилкетонурии — наследственного заболевания, требующего строгой диеты.

¶Биологическая роль

Тирозин выполняет в организме несколько функций.

¶В составе белков

Остатки тирозина входят в структуру множества белков, где участвуют в формировании активных центров, стабилизации третичной структуры и межмолекулярных взаимодействиях. Особенно важны они в ферментах (например, в тирозинкиназах), в белках-переносчиках и в структурных белках.

¶Регуляция сигналов

Фосфорилирование тирозина — один из центральных механизмов клеточной сигнализации. Ферменты тирозинкиназы присоединяют фосфатную группу к остатку тирозина в белке-мишени, что запускает каскады передачи сигнала, регулирующие рост, деление и дифференцировку клеток. Нарушения этой системы связаны с развитием ряда онкологических заболеваний, что делает тирозинкиназы мишенью для таргетных лекарственных препаратов.

¶Предшественник биологически активных веществ

Тирозин служит исходным соединением для синтеза:

Таким образом, одна аминокислота обеспечивает работу нервной, эндокринной и пигментной систем.

¶Пищевые источники

Тирозин присутствует в белковой пище. Наиболее богаты им:

• сыр и другие молочные продукты;
• мясо, птица, рыба;
• яйца;
• соя, бобовые, орехи, семена;
• некоторые злаки.

При сбалансированном питании дефицит тирозина практически не возникает, поскольку потребность покрывается как за счёт самого тирозина, так и за счёт фенилаланина.

¶Применение

В медицине и фармакологии тирозин используется ограниченно. Его рассматривают как компонент парентерального питания, а также изучают в качестве пищевой добавки, влияющей на синтез нейромедиаторов. Однако убедительных клинических доказательств заметного эффекта добавок тирозина при большинстве состояний нет; исследования дают противоречивые результаты.

В биотехнологии и лабораторной практике тирозин применяют как реагент, а его фосфорилированные формы — как инструмент изучения сигнальных путей. В аналитической химии ароматическое кольцо тирозина используют для спектрофотометрического определения белков.

¶Наследственные нарушения обмена

Нарушения метаболизма тирозина лежат в основе нескольких редких заболеваний:

• фенилкетонурия — связана с нарушением превращения фенилаланина в тирозин;
• тирозинемия — накопление тирозина и его метаболитов, поражающее печень и почки;
• альбинизм — недостаток меланина из-за дефекта тирозиназы;
• алкаптонурия — нарушение расщепления тирозина, ведущее к накоплению гомогентизиновой кислоты.

Эти состояния диагностируются биохимическими методами и требуют диетического или медикаментозного контроля.

¶Интересные факты

Название «тирозин» происходит от греческого слова, означающего «сыр»: вещество впервые выделили в 1846 году из казеина — белка творога. Тирозин стал одной из первых аминокислот, обнаруженных в составе белков. Его кристаллы обладают характерной игольчатой формой.