Tirosina

La tirosina (abreviat en espanyol com Tir o I, i Tyr o I en anglés) és un dels vint aminoàcits que formen les proteïnas. Es classifica com un aminoàcit no essencial en els mamífers ya que la seua síntesis es produïx a partir de l'hidroxilación d'un atre aminoàcit: la fenilanina. Açò es considera aixina sempre i quan la dieta dels mamífers continga un aporte adequat de fenilanina. Per tant l'aminoàcit fenilanina sí que és essencial. Com tots els aminoàcits està format per un carbono central alfa (Cα) unit a un àtom d'hidrogen (-H), un grup carboxilo (-COOH), un grup amino (-NH2) i una cadena lateral. En la tirosina, la cadena lateral és un grup p-hidroxibenzólico. La paraula tirosina prové del grec tyros, que significa formage. Es diu aixina ya que este aminoàcit va ser descobert per un químic alemà cridat Justus von Liebig a partir de la proteïna caseïna, que es troba en el formage. Es coneixen tres isòmers distints de l'aminoàcit tirosina: per a-tirosina, meta-tirosina i la orto-tirosina. Encara que la forma més coneguda i estudiada és la per a-tirosina o també cridada L-tirosina.

Propietats

Tirosina.

De forma general, les propietats dels aminoàcits es deuen a la naturalea de la seua cadena lateral, la seua reactivitat i la conformació de les cadenes proteiques que formen. Lo mateixa succeïx en la tirosina. La tirosina és un sòlit que forma cristals i que generalment presenta un color blanquecino, encara que també pot ser incoloro. Es considera un aminoàcit polar i protonable. Encara que normalment es classifica com a aminoàcit hidrofòbic a causa del seu anell aromàtic, cal tindre en conte que també conté un grup hidroxilo. Normalment es troba sense càrrega, encara que a pH molt bàsic presenta càrrega negativa. Pel que fa al seu solubilitat sabem que és soluble en aigua i llaugerament soluble en alcohol. També coneixem el seu insolubilitat en éter. Es tracta d'una molècula ópticamente activa, lo que significa que fa girar el pla de la llum polarisada. Com la majoria dels aminoàcits (tots llevat la glicina) presenta una asimetria en el carbono alfa, de manera que no pot superpondre's a la seua image en l'espill. Es diu que presenta quiralidad. el punt isoeléctrico d'este aminoàcit es troba en 5,7. El punt isoeléctrico és el pH en el quala protonisació té la mateixa extensió que la desprotonisació. Pel que fa al punt de fusió de la tirosina adquirix valors distints segons el tipo de calfament. En calfar la tirosina de forma ràpida i en un tubo tancat, es fon descomponent-se a 342 °C aproximadament. En canvi, en calfar la tirosina de forma llenta es fon a 290 °C. La massa de la cadena lateral de la tirosina és propenca als 163,1 Daltons i el promig d'aparició de dit aminoàcit en les proteïnes és del 3,5 %. Este aminoàcit absorbix la llum ultravioleta. L'eficiència en l'absorció de l'energia lumínica està relacionada en el seu coeficient d'extinció molar. La absorbancia més usual és d'una llongitut d'ona compresa entre 260 i 300 nm, per la seua cadena lateral. Encara que se sap que a pH elevat (quan la cadena lateral de la tirosina té un pKa= 10) la absorbancia de la tirosina es desplaça cap a llongituts d'ona més elevades (cap al roig). Per a la solubilisació de la tirosina en aigua es requerix calfar a 40 º aproximadament per a alcançar la solubilisació.

Biosíntesis

La síntesis de la tirosina es pot donar de dos formes distintes. En els mamífers s'obté a partir de la hidroxilación de la fenilanina, mentres que en alguns microorganismes es conseguix directament a partir del profenato. El fet de que la tirosina siga un precursor de catecolaminas (dopamina, adrenalina i noradrenalina), de la melanina i de la tiroxina influïx en la seua síntesis. Açò es deu a que la producció de tirosina està regulada per la demanda de dites molècules.

Mamífers: Hidroxilación de la fenilanina

En els mamífers, la tirosina se sintetisa a partir d'un procés d'hidroxilación de l'aminoàcit essencial fenilanina. En esta reacció intervé l'enzima fenilanina hidroxilasa, la qual precisa un cofactor cridat tetrahidropterina. Esta reacció és irreversible ya que no és possible la síntesis de fenilanina a partir de la tirosina.

Microorganismes

En els microorganismes el procés d'obtenció de la tirosina és el següent:

1. Condensació del fosfoenolpiruvato (un intermediari de la glucólisis) en l'eritrosa 4-fosfat (un intermediari de la via de les pentosa fosfat). Esta reacció dona lloc a un glúcit obert de sèt carbono.
2. Oxidació del glúcit que s'havia format. Pert el seu grup fosforilo i forma un anell de 3-deshidroquinato.
3. Deshidratació de dita molècula per a obtindre 3-deshidrosiquimato.
4. Reducció del 3-deshidrosiquimato a siquimato per l'acció del NADPH.
5. Fosforilación del siquimato per mig d'ATP per a formar siquimato 3-fosfat.
6. Condensació del siquimato 3-fosfat en una molècula de fosfoenolpiruvato per a donar lloc a 5-enolpiruvil-inermediario. Esta última molècula pert el seu grup fosforilo i es convertix en corismato. El corismato és el precursor comú dels tres aminoàcits aromàtics.
7. Conversió del corismato a prefenato, el precursor immediat dels anells aromàtics dels aminoàcits fenilanina i tirosina. Esta conversió té lloc per mig de l'acció d'una mutasa.
8. Descarboxilación oxidativa del prefanato per a obtindre p-hidroxifenilpiruvato.

1. Transaminación fins a obtindre tirosina

Rutes del àcit prefénico

El metabolisme de la tirosina

En el metabolisme de la tirosina es produïxen dos molècules: fumarato i acetoacetato. Té les etapes següents:

1. Transaminación de la tirosina a p-hidroxifenilpiruvato per mig de l'acció d'una enzima anomenada tirosina aminotransferasa.

Esta fòrmula estructural utilisa text incrustat per als seus símbols químics.

L-tirosina + 2-oxoglutarato ___*$\rightleftharpoons$ 4-hidroxifenilpiruvato + L-glutamato

1. Producció d'àcit homogentísico a partir del p-hidroxifenilpiruvato. Este pas té lloc a partir d'una complexa reacció que inclou una descarboxilación, una oxidació, una migració de la cadena carbonada lateral i una hidroxilación.

Conversió del 4-hidroxifenilpiruvato en homogentisato per HPPD.

1. Escissió de l'anell aromàtic de l'àcit homogentísico per mig de l'enzima homogentisato oxidasa per a obtindre maleilacetoacetato.

Passos 1-8 de la homogentisato 1,2-dioxigenasa

Passos 9-11 de la homogentisato 1,2-dioxigenasa

1. Isomerisació de la forma cis a la forma trans per mig d'una reacció catalizada per la maleilacetoacetato isomerasa, que dona lloc a fumarilacetato .
2. Escissió a fumarato i acetoacetato.

Conversió de 4-maleilacetoacetato a fumarato i acetoacetato.

El fumarato pot ser utilisat per a produir energia en el cicle de Krebs (o cicle de l'àcit tricarboxílico) o be per a la gluconeogénesis. El acetoacetato pot ser utilisat per a la síntesis lipídica o per a la producció d'energia en forma d'acetil CoA.

La tirosina com a precursor

Els aminoàcits són les unitats a partir de les quals s'obtenen péptidos i proteïnes. Pero ademés actuen com a precursors de moltes atres molècules més chicotetes, pero que eixerciten funcions biològiques importants i molt variades. En el cas de la tirosina, es tracta d'un precursor de les hormones del tiroides, de les catecolaminas (l'adrenalina, la dopamina, la noradrenalina) i de la melanina.

Les catecolaminas

Una part de l'acetoacetato i del fumarato metabolizado a partir de tirosina que no s'ha utilisat per a la síntesis de proteïnes s'utilisa per a obtindre catecolaminas per mig de les etapes següents:

1. Hidroxilación de la tirosina a partir d'una enzima anomenada tirosina hidroxilasa, la qual també precisa la biopterina com cofactor. S'obté dihidroxifenilanina, més coneguda com DOPA.
2. Descarboxilación de la DOPA per mig de la DOPA descarboxilasa, donant lloc a dopamina (un neurotransmissor).
3. Hidroxilación de la dopamina en noradrenalina per mig d'una reacció d'hidroxilación a on actua la dopamina β-hidroxilasa.
4. En la mèdula suprarrenal es convertix la noradrenalina en adrenalina. Les catecolaminas són conegudes per la seua regulació dels estats d'ànim. S'ha observat que en nivells baixos de catecolaminas les persones tendixen a sofrir ansietat i depressió.

La melanina

la melanina és un pigment que dona color al pèl i a la pell. Ademés protegix de les radiacions ultravioletas. La conversió de tirosina a melanina requerix la participació de tirosinasa, una proteïna catalítica que es caracterisa per contindre coure. El procés es pot apreciar en l'esquema:

Hormones d'el tiroides: triyodotironina i tiroxina

Les hormones bàsiques de la glándula tiroides són la tiroxina (T4) i la seua forma celar activa: la triyodotironina (T3). L'aminoàcit tirosina està involucrat en el procés de formació d'estes hormones necessàries per a l'organisme. El procés de síntesis és el següent:

1. Captació i concentració del yodo. El yodo que ingerim en la dieta es dirigix pràcticament tot a la glándula tiroides. Una volta allí, entra als tirocitos en la seua forma ionizada (I-) per la membrana basal gràcies a l'acció d'una proteïna transportadora cridada NIS (Natrium-Iodide Symporter).
2. El yodo ix del tirocito per la membrana apical per mig de l'ajuda d'una atra proteïna anomenada pendrina.
3. El yodo és oxidat per l'enzima tiroperoxidasa (TPO).
4. La mateixa enzima, la TPO, incorpora el yodo a l'aminoàcit tirosina per a formar 3-monoiodotirosina (MIT) o diiodotirosina (DIT).
5. L'enzima tiroperoxidasa (TPO), també permet l'unió de dos diiodotirosina per a formar l'hormona tiroxina. Per a la formació de l'hormona triiodotironina es necessita l'unió d'una molècula MIT en una molècula DIT, també per mig de la catálisis de l'enzima TPO. Quan estan sintetisades, les hormones van a parar al torrent sanguíneu a on es transporten fins als teixits a on eixecuten la seua funció.

Fenilpropanoides de la tirosina

La L-tirosina és bloc de construcció per a una àmplia gama de metabòlits secundaris: els fenilpropanoides (Composts tipo C₆C₃). En plantes, el primer pas és l'eliminació del nitrogen de la tirosina en forma d'amoniaco per a generar l'Àcit p-coumárico) Totes les plantes poden desaminar fenilanina per mig de la fenilanina amoniaco liasa (PAL), pero la desaminación de tirosina sembla ser més restringida a membres de la família Poaceae. la tirosina amoniaco liasa (TAL) ha segut trobada en plantes i bactèries. Aquells organismes que no poden desaminar la tirosina obtenen l'àcit p-coumárico per hidroxilación de l'àcit cinámico.

Ruta dels fenilpropanoides

Umbeliferona, una coumarina	Psoraleno, una furocumarina	Eugenol, un fenilpropeno	Magnol, un neolignano fenilpropenoide Derivat de transaminación de la fenilanina	Alcohol coniferílico Precursor dels lignanos

Malties relacionades en el metabolisme de la tirosina

Tirosinemias

Artícul principal → Tirosinemia.

Consistix en una acumulació i/o excreció de la tirosina i dels seus metabòlits com a conseqüència de l'absència o la deficiència de l'enzima tirosina aminotransferasa. Hi ha diversos tipos: tirosinemia hepatorrenal o de tipo I i tirosinemia oculocutánea o de tipo II. Abdós malties són autosómicas recesivas. El tipo I es tracta d'una disfunció dels túbuls renals, raquitisme i polineuropatía. Està causada per la falta de fumarilacetoacetato hidrolasa. L'acumulació de fumarilacetoacetato i maleilacetato conduïx a la alquilación de l'ADN i a la generació de tumors. El tipo II produïx lesions en els ulls i en la pell. Ademés d'un retart mental.

Alcaptonuria

És una maltia que patixen les persones que tenen una deficiència en homogentisato oxidasa, les quals excretan casi tota la tirosina que ingerixen en la seua forma d'àcit homogentísico per mig de l'orina. En els primers anys de vida, l'única conseqüència de la maltia és un color obscur de l'orina. Pero conforme es van acumulant en els ossos i el teixit conjuntiu els pigments que es formen en l'oxidació del homogentisato, es pot produir ocronosis. També es tracta d'una maltia autosómica recesiva. Ademés es veu inhibida per la glucólisis heterolítica sintota que s'origina en posseïdors de VIH.

Albinisme

Consistix en una condició genètica que es caracterisa pel fet de que la pell i el cabell estan poc o res pigmentados. Es produïx per la falta d'una enzima anomenada tirosinasa , la qual actua en el procés de formació de melanina a partir de tirosina. La falta de pigments en la pell causa als albinos més sensibilitat a les radiacions solars. Esta es pot manifestar com a cremades en la pell i/o carcinoma. Ademés la falta de pigmentació en els ulls contribuïx a la fotofobia.

Parkinson

Artícul principal → Parkinson.

Es tracta d'una maltia que acostuma a afectar a població de més de 60 anys d'edat, encara que també s'ha observat en població més jove. Consistix en unes tremolació que de forma gradual van interferint en la funció motora de diversos grups musculars. El defecte que causa esta maltia és la pèrdua progressiva de neurones dopaminérgiques presents en una zona del cervell anomenada substantia nigra i en elocus coeruleus del cervell. Està relacionada en l'aminoàcit tirosina ya que el seu hidroxilación ho transforma en DOPA que a la seua volta per carboxilación es convertix en el neurotransmissor dopamina.

La fosforilación de la tirosina

La tirosina pot sofrir una fosforilación en el seu grup hidroxilo (-OH) a causa de l'acció de numeroses enzimes del tipo tirosina quinasa. Estes enzimes estan implicades en la transducció de senyals i en la regulació de l'activitat enzimàtica ya que es coneix que la fosforilación de residus de tirosina té la capacitat d'activar o inhibir enzimes i receptors.

La sulfatación de la tirosina

L'aminoàcit també pot sulfatarse. Es tracta d'una modificació postraduccional que solament es produïx en aquelles proteïnes que passen a través de l'aparat de Golgi i que es van a secretar a l'exterior o que tenen algun domini extracelar. L'enzima que s'encarrega de catalizar el procés de sulfatación es diu proteintirosil sulfotransferasa, la qual es troba en la membrana de l'aparat de Golgi en el seu lloc actiu orientat cap alumen d'este compartimento. El donant de grups sulfat en esta reacció és el 3’fosfoadenosina-5’-fosfosulfato. La sulfatación és una modificació que afecta a les activitats biològiques dels neuropéptidos, al procés de proteólisis de proteïnes precursores i al transport intracelar de proteïnes secretoras. Fonamentalment reforçaria les interaccions proteïna-proteïna. Es coneix que la gastrina i la colecistoquinina posseïxen una tirosina sulfatada, lo que aumenta considerablement la potència d'abdós hormones.

La tirosina com a teràpia

La tirosina s'utilisa terapéuticamente en alguns casos de depressió i estrés. També s'usa en pacients esquizofrènics, ya que s'ha vist que en estes persones el transport de tirosina en els fibroblastos de la pell és més reduït.

Referències

• DEVLIN, T. Bioquímica, llibre de text en aplicacions clíniques. Editorial Reverté. 4ª edició. Barcelona. 2006.
• NELSON, D. i COX, M. Lehninger, principis de bioquímica. Editorial Omega. 4.ª edició. Barcelona. 2006.
• STRYER, L., BERG J. i TYMOCZKO, J. Bioquímica. Editorial Reverté. 5ª edició. Barcelona. 2004.
• HAWLEY. Diccionari de química i de productes químics. Traducció: GARCÍA, L. i TULLA, R. Editorial Omega. Barcelona. 2006.
• VOLLHARDT, C. i SCHERE, I. Química orgànica. Estructura i funció. Editorial Omega. Barcelona. 2005.
• ALBIR, M., SERRA, A. i CHICOTE, J. Gran Vox: diccionari químic. Editorial Spes. Barcelona. 2003.
• VOET, D. i VOET, J. Bioquímica. Editorial Omega. Barcelona 1992.
• Video de Pilar Santiesteban: http://tv. uvigo. es/es/serial/180. html