Fenilalanin

Fenilalanin
Tábornok
Szisztematikus név	2-amino-3-fenil-propánsav
Rövidítések	Fen, Phe, F UUU, UUC
Chem. képlet	C 9 H 11 NO 2
Patkány. képlet	C 9 H 11 NO 2
Fizikai tulajdonságok
Moláris tömeg	165,19 g/ mol
Sűrűség	1,29 g/cm³
Termikus tulajdonságok
Hőfok
•  olvadás	283 °C
Kémiai tulajdonságok
Sav disszociációs állandó	2,20 9,09
Izoelektromos pont	5.48
Osztályozás
Reg. CAS szám	[63-91-2]
PubChem	6140
Reg. EINECS szám	200-568-1
MOSOLYOK	C1=CC=C(C=C1)CC(C(=O)O)N
InChI	InChI=1S/C9H11NO2/c10-8(9(11)12)6-7-4-2-1-3-5-7/h1-5,8H,6,10H2,(H,11,12)/t8- /m0/s1COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N
CHEBI	17295
ChemSpider	5910
Biztonság
NFPA 704	egy 2 0
Az adatok standard körülményeken (25 °C, 100 kPa) alapulnak, hacsak nincs másképp jelezve.
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

A fenilalanin ( α-amino-β-fenilpropionsav , rövidítés: Fen, Phe, F) egy aromás alfa-aminosav . Két optikailag izomer formában ( l és d ) , valamint racemátként ( dl ) létezik . A vegyület kémiai szerkezete szerint alanin aminosavként ábrázolható, amelyben az egyik hidrogénatomot fenilcsoport helyettesíti .

Az l -fenilalanin egy proteinogén aminosav, és minden ismert élő szervezet fehérjéjének része. A hidrofób és egymásra épülő kölcsönhatásokban részt vevő fenilalanin jelentős szerepet játszik a fehérjeszerkezetek feltekeredésében és stabilizálásában, valamint a funkcionális központok szerves része.

Tulajdonságok

A fenilalanin színtelen kristályos anyag, amely olvadáskor bomlik.

Melegítéskor vákuumban szublimál . Vízben mérsékelten oldódik, etanolban mérsékelten oldódik .

Salétromsavval xantoprotein reakciót ad . Melegítéskor dekarboxilezésen megy keresztül .

Bioszintézis

A fenilalanin bioszintézisének folyamatában a köztes vegyületek a sikimát , korizmát , prefenát . A fenilalanint természetesen mikroorganizmusok , gombák és növények szintetizálják . A fenilalanin bioszintézisét részletesebben a shikimate pathway című cikk tárgyalja .

Az emberek számára, mint minden Metazoa esetében, a fenilalanin esszenciális aminosav, és elegendő mennyiségben kell bevinni az étrendi fehérjékkel.

Egy felnőtt napi szükséglete 4,4 g [1]

Katabolizmus

A fenilalanin biológiai lebomlásának számos útja ismert a természetben. A különböző szervezetekben metabolikusan kapcsolódó fenilalanin és tirozin katabolizmusának fő köztes termékei a fumarát , piruvát , szukcinát , acetoacetát , acetaldehid stb. Állatokban és emberekben a fenilalanin és a tirozin fumaráttá bomlik , amely oxaloacetáttá alakul. glükoneogenezis ) és acetoacetát (növeli a ketontestek szintjét a vérben), ezért ezek az aminosavak az állatok katabolizmusának természete szerint glüko-ketogén (vegyes) kategóriába sorolhatók (lásd az aminosavak osztályozását ). A fenilalanin fő metabolikus átalakulása állatokban és emberekben ennek az aminosavnak az enzimatikus hidroxilezése egy másik aromás aminosav, a tirozin előállítására .

A szervezetben a fenilalanin tirozinná való átalakulása sokkal inkább szükséges a fenilalanin feleslegének eltávolításához, mint a tirozinraktárak helyreállításához, mivel a tirozint általában elegendő mennyiségben táplálják be az étkezési fehérjékkel, és hiánya általában nem következik be. A tirozin az, amelyik további katabolikus átalakuláson megy keresztül .

A fenilalanin a cinnamát prekurzora, a fenilpropanoidok  egyik fő prekurzora . A fenilalanin a biogén aminok egyikévé  , a fenil -etilaminná metabolizálódhat .

A fenilketonuria örökletes betegségében a fenilalanin tirozinná való átalakulása károsodik, és a szervezetben felhalmozódik a fenilalanin és metabolitjai ( fenilpiruvát , fenillaktát , fenil -acetát , orto -hidroxi-fenil-acetát, fenil-acetil-glutamin), ami károsan befolyásolja az idegrendszer fejlődését. .

Analógok

Ismeretes, hogy egyes vegyületek, amelyek szerkezetileg közel állnak (analógok) a proteinogén aminosavakhoz, képesek versengeni ezekkel a proteinogén aminosavakkal, és helyettük bekerülnek a fehérjék összetételébe bioszintézisük során (bár a fehérjeszintézis mechanizmusai megkülönböztethetik az analógokat a kanonikus természetes aminosavak javára). [2] Az ilyen analógok (a proteinogén aminosavak antagonistái), mivel antimetabolitok , bizonyos mértékig toxikusak a sejtekre. A következő analógok jól ismertek a fenilalaninra.

• l -2,5-Dihidrofenilalanin (( S )-2-amino-3-(ciklohexa-1,4-dienil)-propánsav, pheH2, H2Phe , DHPA ) - különböző aktinobaktériumok (például Streptomyces ) termelik arenae ) és a Gammaproteobacteriumok (pl. Photorhabdus luminescens ) toxinként, amely elősegíti a túlélést a fajok közötti versengésben, azaz antibiotikum szerepét tölti. Az l -2,5-dihidrofenilalanint a fenilalaninhoz hasonlóan a természetben prefenátból , azaz shikimát úton szintetizálják [3] . A fenilalaninra auxotróf Escherichia coli ATCC 9723f -vel végzett kísérletekben afenilalanin 65%-os helyettesítését sikerült elérni a 2,5-dihidrofenilalaninnal a fehérjékben az életképesség elvesztése nélkül, bár a növekedési sebesség jelentősen csökkent a szubsztitúció százalékával arányosan. fenilalanin maradékok [4] . A szarkóma 180 sejtfehérjéibena fenilalanin-maradékok 33%-ának helyettesítése lehetséges, ami szintén nem halálos a sejtek számára. [4] Kimutatták, hogy az l -2,5-dihidrofenilalanin képes katepszin - dependens apoptózist indukálni humán promielocitás leukémiás sejtekben (HL-60) [5] .
• A fluor- fenilalaninok olyan szintetikus analógok , amelyekben bizonyos hidrogénatomokat (általában a fenilcsoport egyik hidrogénatomját) fluoratommal helyettesítettek. A fluoratom sztérikusan közel van a hidrogénatomhoz (valamivel nagyobb van der Waals sugara (1,35 Å versus 1,20 Å), bár más tekintetben ezek az atomok jelentősen eltérnek egymástól - nagy elektronegativitásban (4,0 versus 2,1) különböznek egymástól, a fluor adja a molekulát nagyobb polaritást , hidrofilitást és úgynevezett fluorofil hatást hoz létre ), ezért bizonyos, a fenilalaninra auxotróf mikroorganizmusok esetében akár szinte az összes fenilalanin teljes helyettesítése is lehetséges fluor-szubsztituált analógjaival, és az ilyen helyettesítés károsodása kompatibilis lehet a sejt alapvető életfunkcióival (a növekedés, osztódás erősen gátolt, lelassul, de nem áll le teljesen) [6] . [2] A fluor-fenilalaninok a természetes vegyületek egyik legszélesebb körben használt analógjai a biokémiai és fiziológiai kutatásokban. [2] A fluorfenilalaninok közül a para -fluorfenilalanin (4-fluorfenilalanin, 4fF, pFF, PFPA) a legismertebb és legnépszerűbb a kutatásban . A p -fluorfenilalanin fenilalanin helyett a fehérjékben pozitívan vagy negatívan befolyásolhatja azok tulajdonságait, például aktivitásukat, stabilitásukat és hőállóságukat [7] . A p - fluorfenilalanin általában erősen gátló hatással van az általa „megmérgezett” mikroorganizmusok növekedési sebességére (jelenlétében a késleltetési fázis tovább tart, és az exponenciális növekedést lineáris váltja fel ), nem pedig a mértékét (a termést). a sejtkultúrák aránya akár növekedhet is, ha analógot adunk hozzá). [2] Gyakran az osztódási folyamatokat jobban elnyomják, mint a növekedést – ebben az esetben a sejtek mérete minden osztódással növekszik, egészen addig, amíg az óriássejtek ( élesztőgomba esetén ) vagy abnormálisan megnyúló rudak ( baktériumok esetében) megjelennek. ). [2] Mivel a flagellinek szerkezetében szerepel, a p- fluorfenilalanin megzavarja a bakteriális ( Salmonella typhimurium ) flagellák szerkezetét és működését ( a normál balkezesek helyett funkcionálisan hibás „göndörödött” jobbkezes flagellák képződnek) [8] . A mutációk következtében a baktériumok gyorsan rezisztenciát alakíthatnak ki a fluorfenilalaninokkal szemben, így a fluorfenilalaninok nem lehetnek hatékony antibakteriális szerek. [2]
• Piridilalaninok - 2-azafenilalanin (2aF), 3-azafenilalanin (3aF), 4-azafenilalanin (4aF) - szintetikus analógok, a szerkezeti különbség a fenilalanintól abban rejlik, hogy a benzolmaradék egyik CH-csoportját "helyettesítik" nitrogénatom ( benzol helyett piridingyűrű ).
• A fenilalanin egyéb analógjai : β-fenilszerin, β-2-tienilalanin, β-3-tienilalanin, β-2-furilalanin, β-3-furilalanin, β-(1-ciklopentén)-alanin [9] .
• A fenti analógokon kívül más analógok is ismertek (például α-azafenilalanin, konformációsan rögzített analógok, például 1,2,3,4-tetrahidroizokinolin-3-karbonsav [10] ), amelyek különböző tanulmányokban jelennek meg, beleértve az új gyógyszerek (biológiailag aktív pszeudopeptidek és mások) keresését.

Gyártás és alkalmazás

A fenilalanint ipari méretekben állítják elő mikrobiológiai módszerekkel [11] . Kémiai szintézis is lehetséges (Erlenmeyer-szintézis benzaldehidből , Strecker-szintézis fenil -acetaldehidből ), majd a racém keverék elválasztása enzimek segítségével [12] . A fenilalanint az állati takarmány kiegyensúlyozására, a sporttáplálkozás összetevőjeként, étrend-kiegészítőként használják. A fenilalanin jelentős része az aszpartám - dipeptid  , szintetikus édesítőszer, az élelmiszeriparban , gyakrabban a rágógumi és szénsavas italok gyártásában aktívan használt édesítőszer előállítására kerül . Az ilyen termékek használata ellenjavallt fenilketonuriában szenvedőknek .

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 Lysikov Yu.A. Aminosavak az emberi táplálkozásban  // Kísérleti és klinikai gasztroenterológia. - 2012. - Kiadás. 2 . – S. 88–105 . — ISSN 1682-8658 . Archiválva az eredetiből 2022. január 28-án.
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 Robert E. Marquis. Fluoroaminosavak és mikroorganizmusok  (angol)  // Handbuch der experimentellen Pharmakologie: Tudományos folyóirat. - 1970. - 1. évf. 20 , sz. 2 . - P. 166-192 . - doi : 10.1007/978-3-642-99973-4_5 .
3. ↑ Jason M. Crawford, Sarah A. Mahlstedt, Steven J. Malcolmson, Jon Clardy, Christopher T. Walsh. Dihidrofenilalanin: Prefenátból származó Photorhabdus luminescens Antibiotikum és intermedier a dihidrosztilbén bioszintézisében  (angol)  // Chemistry & Biology : Scientific Journal. - 2011. - 20. évf. 18 , sz. 9 . - P. 1102-1112 . — doi : 10.1016/j.chembiol.2011.07.009 . — PMID 21944749 .
4. ↑ 12 Martin J. Pine . Az l -2,5-dihidrofenilalanin beépítése az Escherichia coli és a Sarcoma 180 sejtfehérjéibe (angolul)  // Antimikrobiális szerek és kemoterápia : Tudományos folyóirat. - 1975. - 1. évf. 7 , sz. 5 . - P. 601-605 . — PMID 1096808 . Az eredetiből archiválva : 2021. augusztus 11.  
5. ↑ Kiso T., Usuki Y., Ping X., Fujita K., Taniguchi M. l -2,5-Dihydrophenylalanine, an inducer of cathepsin-dependent apoptosis in human promielocyta leukaemia cells (HL-60  )  // The Journal of Antibiotikumok (Tokió): Tudományos folyóirat. - 2001. - Vol. 54 , sz. 10 . - P. 810-817 . - doi : 10.7164/antibiotikumok.54.810 . — PMID 11776436 .
6. ↑ Munier RL Substitution totale de la phénylalanine par l' o - ou la m -fluorophénylalanine dans les protéines d' Escherichia coli  (fr.)  // Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences: Scientific Journal. - 1959. - 1. évf. 248 , 12. sz . _ - P. 1870-1873 . — PMID 13639380 .
7. ↑ Peter James Baker és Jin Kim Montclare. A fluorozott foszfotriészteráz fokozott újrahajthatósága és hőaktivitása  (angol)  // ChemBioChem: Tudományos folyóirat. - 2011. - 20. évf. 12 , sz. 12 . - P. 1845-1848 . - doi : 10.1002/cbic.201100221 . — PMID 21710682 .
8. ↑ Iino T. A bakteriális flagella genetikája és kémiája  (angol)  // Bakteriológiai áttekintések : Tudományos folyóirat. - 1969. - 1. évf. 33 , sz. 4 . - P. 454-475 . — PMID 4906131 . Az eredetiből archiválva : 2021. augusztus 11.
9. ↑ MH Richmond. Az aminosav-analógok hatása a mikroorganizmusok növekedésére és fehérjeszintézisére  (angol)  // Bakteriológiai áttekintések : Tudományos folyóirat. - 1962. - 1. évf. 26 , sz. 4 . - P. 398-420 . — PMID 13982167 .
10. ↑ Yingjie Zhang, Hao Fang, Wenfang Xu. Az 1,2,3,4-tetrahidroizokinolin-3-karbonsav (Tic) alkalmazásai és módosításai a peptidek és peptidomimetikumok tervezésében és felfedezésében  //  Current Protein & Peptide Science: Scientific Journal. - 2010. - 20. évf. 11 , sz. 8 . - P. 752-758 . - doi : 10.2174/138920310794557691 . — PMID 21235510 .
11. ↑ Johannes Bongaerts, Marco Krämer, Ulrike Müller, Leon Raeven, Marcel Wubbolts. Metabolic Engineering for Microbial Production of Aromatic Amino Acids and Derived Compounds  (angol)  // Metabolic Engineering : Scientific Journal. - 2001. - Vol. 3 , sz. 4 . - P. 289-300 . - doi : 10.1006/mben.2001.0196 . — PMID 11676565 . Az eredetiből archiválva : 2016. március 11.
12. ↑ K. Arvid J. Wretlind. Racém fenilalanin felbontása  (angol)  // Journal of Biological Chemistry : Scientific Journal. - 1950. - 1. évf. 186. sz . 1 . - P. 221-224 . — PMID 14778824 . Az eredetiből archiválva : 2020. március 23.

Irodalom

• Chemical Encyclopedia / Szerk.: Zefirov N. S. et al. - M . : Great Russian Encyclopedia, 1998. - T. 5 (Tri-Yatr). — 783 p. — ISBN 5-85270-310-9 .