TIROSIN: CIRI, STRUKTUR, FUNGSI, FAEDAH - BIOLOGI - 2026

The tyrosine (Tyr, Y) adalah salah satu daripada 22 asid amino yang membentuk protein semua sel dalam makhluk hidup. Tidak seperti asid amino lain seperti valine, threonine, tryptophan, leucine, lysine, dan lain-lain, tirosin adalah asid amino penting "bersyarat".

Nama "tirosin" berasal dari kata Yunani "tiros", yang bermaksud keju, kerana asid amino ini ditemui untuk pertama kalinya dalam makanan ini. Istilah ini diciptakan pada tahun 1846 oleh Liebig, yang mencampur keju dengan kalium hidroksida dan memperoleh sebatian yang tidak diketahui, hampir tidak larut dalam air.

Struktur kimia asid amino Tyrosine (Sumber: Clavecin melalui Wikimedia Commons)

Selepas penerangan awal, penyelidik lain seperti Warren de la Rue dan Hinterberger memperolehnya dari serangga coccoid dan protein tanduk. Pemisahannya dari hidrolisis protein lain dengan asid hidroklorik dijelaskan pada tahun 1901 oleh Mörner.

Secara amnya, asid amino ini diperoleh pada mamalia berkat hidroksilasi fenilalanin, walaupun ia juga diserap dalam usus dari protein yang dimakan bersama makanan.

Tyrosine mempunyai banyak fungsi dalam tubuh manusia dan antara yang paling relevan adalah, mungkin, substrat untuk pengeluaran neurotransmitter dan hormon seperti adrenalin dan hormon tiroid.

ciri-ciri

Tyrosine mempunyai berat kira-kira 180 g / mol dan kumpulan R atau rantai sampingannya mempunyai pKa pemalar pemisahan 10.07. Kelimpahan relatif dalam protein selular tidak melebihi 4%, tetapi mempunyai banyak fungsi penting untuk fisiologi manusia.

Asid amino ini tergolong dalam kumpulan asid amino aromatik, di mana fenilalanin dan triptofan juga dijumpai. Anggota kumpulan ini mempunyai cincin aromatik dalam kumpulan R atau rantai sampingan mereka dan umumnya asid amino hidrofobik atau apolar.

Seperti triptofan, tirosin menyerap sinar ultraviolet dan merupakan salah satu residu asid amino yang bertanggungjawab untuk penyerapan cahaya pada 280 nm banyak protein, menjadikannya berguna untuk penciriannya.

Ia dianggap sebagai asid amino penting "bersyarat" kerana biosintesisnya pada manusia bergantung pada fenilalanin, asid amino penting. Sekiranya badan memenuhi keperluan fenilalanin hariannya, tirosin dapat disintesis tanpa masalah dan bukan asid amino yang membatasi.

Namun, jika diet kekurangan fenilalanin, tubuh tidak hanya akan mengalami ketidakseimbangan asid amino ini, tetapi juga tirosin. Penting juga untuk diperhatikan bahawa reaksi sintesis tirosin dari fenilalanin tidak dapat diterbalikkan, jadi tirosin tidak dapat memenuhi keperluan sel fenilalanin.

Tyrosine juga tergolong dalam kumpulan asid amino dengan dua peranan dalam penghasilan glikogenik dan ketogenik perantaraan metabolik, yang terlibat dalam sintesis glukosa untuk otak dan dalam pembentukan badan keton di hati.

Struktur

Seperti asid amino yang lain, tirosin, atau β-parahydroxyphenyl-α-amino propionic acid, adalah asid α-amino yang mempunyai atom karbon pusat, yang disebut α karbon dan yang bersifat kiral, kerana dihubungkan dengan empat atom atau molekul pengganti yang berbeza.

Karbon kiral ini melekat pada dua kumpulan ciri asid amino: kumpulan amino (NH2) dan kumpulan karboksil (COOH). Ia juga berkongsi salah satu ikatannya dengan atom hidrogen dan ikatan selebihnya diduduki oleh kumpulan R atau rantai sisi yang betul bagi setiap asid amino.

Dalam kes tirosin, kumpulan ini terdiri daripada cincin aromatik yang berkaitan dengan kumpulan hidroksil (OH), yang memberikannya kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen dengan molekul lain dan yang memberikannya ciri fungsional penting untuk enzim tertentu.

ciri-ciri

Tirosin adalah komponen asas banyak protein dengan kepelbagaian aktiviti dan fungsi biologi.

Pada manusia dan mamalia lain, asid amino ini digunakan dalam tisu saraf dan ginjal untuk sintesis dopamin, epinefrin dan norepinefrin, tiga neurotransmitter katekolaminergik yang sangat penting untuk fungsi tubuh.

Ia juga penting untuk sintesis pelindung sinaran ultraviolet (UV) seperti melanin; beberapa ubat penahan sakit seperti endorfin dan molekul antioksidan seperti vitamin E.

Dengan cara yang sama, asid amino ini berfungsi untuk sintesis hormon tirosin, oktopamin dan tiroid melalui penyusunan iodin dalam residu tirosin tiroglobulin.

Tyramine adalah molekul vasoaktif yang terdapat di dalam tubuh manusia, dan octopamine adalah amina yang berkaitan dengan norepinefrin.

Semua fungsi tirosin ini mungkin berlaku kerana ia diperoleh dari protein makanan atau dengan hidroksilasi fenilalanin dengan hati sebagai organ utama bekalan sistemik asid amino tersebut.

Fungsi pada tumbuhan

Tirosin dan beberapa perantaraan yang dihasilkan semasa biosintesisnya memberi makan jalur biosintetik metabolit yang khusus dalam pertahanan, dalam tarikan penyerbuk, dalam pengangkutan elektronik dan dalam sokongan struktur.

Biosintesis

Pada manusia, tirosin diperoleh dari diet atau disintesis dalam satu langkah oleh sel hati dari fenilalanin, asid amino penting, melalui reaksi yang dikatalisis oleh enzim fenilalanin hidroksilase kompleks.

Kompleks ini mempunyai aktiviti oksigenase dan hanya terdapat di hati manusia atau mamalia lain. Tindak balas sintesis tirosin kemudian melibatkan pemindahan atom oksigen ke kedudukan para cincin aromatik fenilalanin.

Tindak balas ini berlaku pada masa yang sama bahawa molekul air terbentuk oleh pengurangan atom oksigen molekul yang lain dan daya pengurangan diberikan secara langsung oleh NADPH yang disambungkan dengan molekul tetrahidropterin, yang serupa dengan asid folik.

Biosintesis pada tumbuhan

Pada tumbuhan, tirosin disintesiskan secara de novo di hilir dari jalan "shikimate", yang memberi makan laluan biosintetik lain untuk asid amino aromatik lain seperti fenilalanin dan triptofan.

Dalam organisma ini, sintesis bermula dari sebatian yang dikenali sebagai "corismate", yang merupakan produk akhir dari jalan shikimate dan, lebih jauh lagi, pendahulu umum untuk semua asid amino aromatik, vitamin tertentu dan hormon tumbuhan.

Chorismate diubah menjadi prephenate dengan tindakan pemangkin enzim chorismate mutase dan ini adalah langkah pertama yang "dilakukan" dalam sintesis tirosin dan fenilalanin pada tanaman.

Phenate diubah menjadi tirosin dengan dekarboksilasi oksidatif dan transaminasi, yang boleh berlaku dalam urutan apa pun.

Di salah satu jalur biosintetik, langkah-langkah ini dapat dikatalisis oleh enzim tertentu yang dikenali sebagai prephenate-tyrosine dehydrogenase (PDH) (yang menukar prephenate menjadi 4-hydroxyphenylpyruvate (HPP)) dan tirosin aminotransferase (yang menghasilkan tirosin dari HPP ), masing-masing.

Jalan lain sintesis tirosin dari prephenate melibatkan transaminasi prephenate ke asid amino bukan proteinogenik yang disebut L-arogenate, yang dikatalisis oleh enzim prephenate aminotransferase.

L-arogenate kemudiannya mengalami dekarboksilasi oksidatif untuk membentuk tiroksin, reaksi yang diarahkan oleh enzim tirosin dehidrogenase khusus arogenat, juga dikenal sebagai ADH.

Tumbuhan lebih suka menggunakan laluan hidrogenat, sedangkan kebanyakan mikroba mensintesis tirosin dari HPP yang berasal dari prephenate.

Peraturan

Seperti yang berlaku untuk sebilangan besar jalur biosintetik asid amino, tumbuh-tumbuhan mempunyai sistem peraturan ketat sintesis asid amino aromatik, termasuk tirosin.

Dalam organisma ini, regulasi terjadi pada banyak tingkatan, karena mekanisme yang mengendalikan jalur shikimate juga mengendalikan produksi tirosin, jalur yang ada juga mekanisme pengaturannya sendiri.

Walau bagaimanapun, keperluan tirosin dan, oleh itu, ketegaran dalam pengaturan biosintesisnya, adalah khusus untuk setiap spesies tumbuhan.

Kemerosotan

Kemerosotan atau katabolisme tirosin mengakibatkan pembentukan fumarate dan acetoacetate. Langkah pertama dalam laluan ini adalah penukaran asid amino menjadi 4-hydroxyphenylpyruvate oleh enzim sitosolik yang dikenali sebagai tyrosine aminotransferase.

Asid amino ini juga dapat ditransaminasi dalam mitokondria hepatosit oleh enzim aspartate aminotransferase, walaupun enzim ini tidak begitu penting dalam keadaan fisiologi normal.

Melalui degradasi tirosin, suksinil asetat asetat dapat dihasilkan, yang dapat di-dekarboksilasi menjadi suksinil asetat. Suksinil asetat adalah penghambat enzim yang paling kuat yang bertanggungjawab untuk sintesis kumpulan heme, enzim 5-aminolevulinic acid dehydratase.

Sintesis epinefrin dan norepinefrin

Seperti disebutkan, tirosin adalah salah satu substrat utama untuk sintesis dua neurotransmitter yang sangat penting untuk tubuh manusia: adrenalin dan noradrenalin.

Ini pada mulanya digunakan oleh enzim yang dikenali sebagai tirosin hidroksilase, yang mampu menambahkan gugus hidroksil tambahan ke cincin aromatik kumpulan R tirosin, sehingga membentuk sebatian yang dikenali sebagai dopa.

Dopa menghasilkan dopamin setelah diproses secara enzimatik oleh enzim dopa decarboxylase, yang menghilangkan kumpulan karboksil dari asid amino awal dan mendapat molekul pyridoxal fosfat (FDP).

Dopamine kemudiannya diubah menjadi norepinefrin dengan tindakan enzim dopamin β-oksidase, yang menjadi pemangkin penambahan kumpulan hidroksil ke -CH yang merupakan sebahagian daripada kumpulan R tirosin dan yang berfungsi sebagai "jambatan" di antara cincin aromatik dan α karbon.

Epinefrin berasal dari norepinefrin dengan tindakan phenylethanolamine N-methyltransferase, yang bertanggungjawab untuk pemindahan bergantung kepada S-adenosil-metionin kumpulan metil (-CH3) ke kumpulan amino norepinefrin bebas.

Makanan kaya tirosin

Seperti yang dibincangkan di atas, tirosin adalah asid amino penting "bersyarat", kerana disintesis dalam tubuh manusia dengan hidroksilasi fenilalanin, asid amino penting.

Oleh itu, jika pengambilan fenilalanin memenuhi permintaan tubuh, tirosin bukanlah faktor pembatas untuk fungsi normal sel. Tyrosine, bagaimanapun, juga diperoleh dari protein yang dikonsumsi dengan makanan harian.

Beberapa kajian melaporkan bahawa pengambilan harian tirosin dan fenilalanin minimum antara 25 dan 30 mg per kilogram berat badan, jadi rata-rata orang harus mengambil lebih kurang 875 mg tirosin sehari.

Makanan dengan kandungan tirosin tertinggi adalah keju dan soya. Ini juga termasuk daging lembu, domba, daging babi, ayam, dan ikan.

Sebilangan biji dan kacang seperti kenari juga memberikan sejumlah besar asid amino ini, seperti telur, produk tenusu, biji-bijian, dan bijirin.

Kebaikan pengambilannya

Tirosin biasanya dikonsumsi dalam bentuk makanan tambahan atau pemakanan, khususnya untuk rawatan patologi yang dikenali sebagai fenilketonuria, yang diderita oleh pesakit yang tidak dapat memproses fenilalanin dengan secukupnya dan, oleh itu, tidak menghasilkan tirosin.

Diperkirakan peningkatan jumlah tirosin yang dikonsumsi setiap hari dapat meningkatkan fungsi kognitif yang berkaitan dengan pembelajaran, ingatan dan kewaspadaan dalam keadaan tertekan, kerana katabolisme berkaitan dengan sintesis neurotransmitter adrenalin dan noradrenalin.

Sebilangan orang mengambil tablet kaya tirosin untuk berjaga-jaga pada siang hari jika mereka kehilangan banyak tidur.

Oleh kerana asid amino ini mengambil bahagian dalam pembentukan hormon tiroid, penggunaannya dapat memberi kesan positif terhadap peraturan metabolik sistemik.

Gangguan kekurangan

Albinisme dan alkaptonuria adalah dua patologi yang berkaitan dengan metabolisme tirosin. Keadaan pertama berkaitan dengan sintesis melanin yang cacat dari tirosin dan yang kedua ada kaitan dengan kecacatan dalam penurunan tirosin.

Albinisme dicirikan oleh kekurangan pigmentasi pada kulit, yaitu, pesakit yang menderita itu memiliki rambut putih dan kulit merah jambu, kerana melanin adalah pigmen yang bertugas memberikan warna pada struktur ini.

Patologi ini berkaitan dengan kekurangan enzim tyrosinase khusus melanosit, yang bertanggungjawab untuk menukar tirosin menjadi DOPA-quinone, perantaraan dalam sintesis melanin.

Gejala alkaptonuria jelas seperti pigmentasi air kencing yang berlebihan (gelap) dan artritis yang lambat berkembang.

Patologi metabolik lain

Selain itu, terdapat gangguan lain yang berkaitan dengan metabolisme tirosin, antaranya adalah:

- Tirosinemia keturunan I: dicirikan oleh degenerasi hati yang progresif dan disfungsi buah pinggang

- Tyrosinemia keturunan jenis II atau sindrom Richner-Hanhart: yang terbukti sebagai keratitis dan luka ampullary di telapak tangan dan telapak kaki

- Tyrosinemia jenis III: yang boleh menjadi asimtomatik atau wujud sebagai keterbelakangan mental

- "Hawkinsinuria": dicirikan oleh asidosis metabolik pada masa kanak-kanak dan ketidakupayaan untuk berkembang dalam pertumbuhan

Terdapat juga kecacatan bawaan lain dalam metabolisme tirosin yang berkaitan dengan kekurangan enzim yang bertanggungjawab untuk penurunannya, seperti tirosin hidroksilase, yang bertanggungjawab untuk langkah pertama dalam sintesis dopamin dari tirosin.

Rujukan

1. Aders Plimmer, R. (1908). Perlembagaan Kimia Protein. Bahagian I. London, UK: Longmans, Green, dan CO.
2. Chakrapani, A., Gissen, P., & McKiernan, P. (2012). Gangguan metabolisme tirosin. Dalam Penyakit Metabolik Inborn: Diagnosis dan Rawatan (hlm. 265-276).
3. Kretchmer, N., Levine, S., McNamara, H., & Barnett, H. (1956). Aspek tertentu Metabolisme Tirosin pada Orang Muda. I. Perkembangan Sistem Pengoksidaan Tirosin di Hati Manusia. Jurnal Penyiasatan Klinikal, 35 (10), 1089–1093.
4. La Du, B., Zannoni, V., Laster, L., & Seegmiller, E. (1958). Sifat Kecacatan Metabolisme Tirosin di Alkaptonuria. Jurnal Kimia Biologi, 230, 251-260.
5. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Biokimia Ilustrasi Harper (edisi ke-28). Perubatan McGraw-Hill.
6. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger. Edisi Omega (edisi ke-5).
7. Schenck, CA, & Maeda, HA (2018). Biosintesis tirosin, metabolisme, dan katabolisme pada tumbuhan. Fitokimia, 149, 82-102.
8. Slominski, A., Zmijewski, MA, & Pawelek, J. (2012). L-tirosin dan L-dihydroxyphenylalanine sebagai pengatur hormon melanosit berfungsi seperti hormon. Penyelidikan Sel Pigmen dan Melanoma, 25 (1), 14-27.
9. Van de, G. (2018). Talian Kesihatan. Diakses pada 16 September 2019, dari www.healthline.com
10. Web MD. (nd). Diakses pada 15 September 2019, dari www.webmd.com
11. Whitbread, D. (2019). Data Makanan Saya. Diakses pada 15 September 2019, dari www.myfooddata.com