Метаболизм фенилаланина и тирозина

Фенилаланин и тирозин являются ароматическими аминокислотами. Фенилаланин является незаменимой аминокислотой, поскольку ткани животных не обладают способностью синтеза его бензольного кольца. Тирозин полностью заменим при достаточном поступлении фенилаланина с пищей.

Основное количество фенилаланина метаболизируется через тирозин. Тирозин используется для биосинтеза белков и необходим для образования биологически активных веществ – адреналина, норадреналина, дофамина, тироидных гормонов и пигмента меланина. В процессе метаболизма фенилаланин и тирозин превращаются в метаболиты, которые являются предшественниками для синтеза глюкозы и жиров. Таким образом, эти аминокислоты относятся к кетогенным и гликогенным.

Изучение метаболизма этих аминокислот важно по 2-м причинам: 1) в процессе метаболизма происходит синтез биологически активных веществ и 2) в результате дефектов ферментов обмена этих аминокислот развиваются метаболические нарушения.

У здорового человека почти весь фенилаланин, который не был использован для синтеза белков превращается в печени в тирозин. Фенилаланин гидроксилируется в пара-положении ферментом фенилаланин гидроксилазой, который является микросомальной оксигеназой со смешанной функцией и включает один атом молекулярного кислорода в пара-положение фенилаланина, а второй атом кислорода восстанавливается в воду.

Далее метаболизм фенилаланина и тирозина происходит вместе.

1. Тирозин подвергается трансаминированию с образованием p-гидроксифенилпирувата. Реакция катализируется тирозинтрансаминазой.

2. п-Гидроксифенилаланинпируват гидроксилаза (диоксигеназа) является медь-содержащим ферментом и катализирует декарбоксилирование и гидроксилирование фенильного кольца п-гидроксифенилпирувата с образованием гомогентизата. Эта стадия требует аскорбиновой кислоты.

3. Гомогентизатоксидаза (Fe-содержащий фермент) расщепляет гомогентизат и через ряд промежуточных стадий образуется фумарат и ацетоацетат. Фумарат является промежуточным продуктом ЦТК и может использоваться как предшественник глюконеогенеза. Ацетоацетат является кетоновым телом.

4. Синтез меланина происходит в меланосомах, которые присутствуют в меланоцитах – пигмент-продуцирующих клетках кожи, радужки глаза, волосах. Тирозиназа (Cu-содержащая оксигеназа) гидроксилирует тирозин с образованием 3,4-дигидроксифенилаланина (ДОФА). ДОФА через несколько промежуточных стадий превращается в меланин. Цвет кожи определяется соотношением черного и красного меланина. Это зависит от многих факторов, в частности, генетических и окружающей среды.

5. Биосинтез тироидных гормонов. Тироидные гормоны – тироксин и трийодтиронин – синтезируются из тирозиновых остатков белка тироглобулина и процесс активируется йодом.

6. Биосинтез катахоламинов. Тирозин гидроксилируется в п-гидроксифенилаланин (ДОФА) ферментом тирозингидроксилазой. ДОФА подвергается декарбокилированию с образованием норадреналина. Метилирование норадереналина с участием S-аденозилметионина приводит к синтезу адреналина.