Fenyylialaniini

Fenyylialaniini
Kenraali
Systemaattinen nimi	2-amino-3-fenyylipropaanihappo
Lyhenteet	Fen, Phe, F UUU, UUC
Chem. kaava	C9H11NO2 _ _ _ _ _
Rotta. kaava	C9H11NO2 _ _ _ _ _
Fyysiset ominaisuudet
Moolimassa	165,19 g/ mol
Tiheys	1,29 g/cm³
Lämpöominaisuudet
Lämpötila
•  sulaminen	283 °C
Kemiallisia ominaisuuksia
Hapon dissosiaatiovakio	2.20 9.09
Isoelektrinen piste	5.48
Luokitus
Reg. CAS-numero	[63-91-2]
PubChem	6140
Reg. EINECS-numero	200-568-1
Hymyilee	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
Turvallisuus
NFPA 704	yksi 2 0
Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita.
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Fenyylialaniini ( α-amino-β-fenyylipropionihappo , lyhenne: Fen, Phe, F) on aromaattinen alfa-aminohappo . Esiintyy kahdessa optisesti isomeerisessa muodossa l ja d sekä rasemaattina ( dl ). Kemiallisen rakenteen mukaan yhdiste voidaan esittää aminohappona alaniini , jossa yksi vetyatomeista on korvattu fenyyliryhmällä .

l -Fenyylialaniini on proteiineja synnyttävä aminohappo ja se on osa kaikkien tunnettujen elävien organismien proteiineja . Hydrofobisiin ja pinoamisvuorovaikutuksiin osallistuvalla fenyylialaniinilla on merkittävä rooli proteiinirakenteiden laskostuksessa ja stabiloinnissa, ja se on olennainen osa toiminnallisia keskuksia.

Ominaisuudet

Fenyylialaniini on väritön kiteinen aine, joka hajoaa sulaessaan.

Sublimoituu tyhjiössä kuumennettaessa . Liukenee niukasti veteen, liukenee niukasti etanoliin .

Typpihapon kanssa se saa aikaan ksantoproteiinireaktion . Kuumennettaessa se dekarboksyloituu .

Biosynteesi

Fenyylialaniinin biosynteesin prosessissa välituoteyhdisteet ovat shikimaatti , korismaatti , prefenaatti . Fenyylialaniinia syntetisoivat luonnollisesti mikro- organismit , sienet ja kasvit . Fenyylialaniinin biosynteesiä käsitellään tarkemmin artikkelissa shikimate pathway .

Ihmisille, kuten kaikille Metazoalle , fenyylialaniini on välttämätön aminohappo, ja sitä on nautittava riittävästi ravinnon proteiinien kanssa.

Aikuisen vuorokausitarve on 4,4 g [1]

Katabolismi

Luonnossa tunnetaan useita fenyylialaniinin biohajoamisreittejä. Fenyylialaniinin ja siihen metabolisesti liittyvän tyrosiinin katabolian tärkeimmät välituotteet erilaisissa organismeissa ovat fumaraatti , pyruvaatti , sukkinaatti , asetoasetaatti , asetaldehydi jne. Eläimissä ja ihmisissä fenyylialaniini ja tyrosiini hajoavat fumaraatiksi , joka muuttuu oksaloasetaatiksi . glukoneogeneesin ) ja asetoasetaattia (lisää veren ketoaineiden määrää), siksi nämä aminohapot luokitellaan eläinten katabolian luonteen mukaan glukoketogeenisiksi (seka) (katso aminohappojen luokittelu ). Fenyylialaniinin tärkein metabolinen muutos eläimissä ja ihmisissä on tämän aminohapon entsymaattinen hydroksylaatio, jolloin muodostuu toinen aromaattinen aminohappo, tyrosiini .

Fenyylialaniinin muuttaminen tyrosiiniksi elimistössä on tarpeellisempaa fenyylialaniinin ylimääräisen poistamiseksi kuin tyrosiinivarastojen palauttamiseksi, koska tyrosiinia saadaan yleensä riittävästi ravinnon proteiineista, eikä sen puutetta yleensä esiinny. Se on tyrosiini , joka käy läpi lisää katabolisia muutoksia .

Fenyylialaniini on sinnamaatin esiaste  , yksi fenyylipropanoidien tärkeimmistä esiasteista . Fenyylialaniini voi metaboloitua joksikin biogeeniseksi amiiniksi  , fenyylietyyliamiiniksi .

Perinnöllisissä fenyyliketonurian sairaudessa fenyylialaniinin muuttuminen tyrosiiniksi on heikentynyt ja elimistöön kertyy fenyylialaniinia ja sen metaboliitteja ( fenyylipyruvaatti , fenyylilaktaatti , fenyyliasetaatti , ortohydroksifenyyliasetaatti , fenyyliasetyyliglutamiinin kehittyminen haitallisesti), mikä haittaa hermoston kehittymistä. .

Analogit

Tiedetään, että jotkin yhdisteet, jotka ovat rakenteellisesti lähellä (analogeja) proteiinogeenisiä aminohappoja, pystyvät kilpailemaan näiden proteiinogeenisten aminohappojen kanssa ja kuulumaan niiden sijaan proteiinien koostumukseen niiden biosynteesin aikana (vaikka proteiinisynteesin mekanismit voivat erottaa analogit kanonisten luonnollisten aminohappojen hyväksi). [2] Tällaiset analogit (proteiinogeenisten aminohappojen antagonistit), jotka ovat antimetaboliitteja , ovat jossain määrin myrkyllisiä soluille. Seuraavat analogit tunnetaan hyvin fenyylialaniinille.

• l -2,5-dihydrofenyylialaniini (( S )-2-amino-3-(sykloheksa-1,4-dienyyli)propaanihappo, pheH2, H2Phe , DHPA ) - erilaisten aktinobakteerien (esimerkiksi Streptomyces ) tuottamia arenae ) ja Gammaproteobakteerit (esim. Photorhabdus luminescens ) toksiinina, joka edistää selviytymistä lajienvälisessä kilpailussa, eli toimii antibioottina . L -2,5-dihydrofenyylialaniinia, kuten fenyylialaniinia, syntetisoidaan luonnossa prefenaatista eli shikimaattireittiä [3] . Kokeissa Escherichia coli ATCC 9723f:llä, auksotrofisella fenyylialaniinilla, oli mahdollista saavuttaa 65 % fenyylialaniinin substituutio 2,5-dihydrofenyylialaniinilla proteiineissa menettämättä elinkelpoisuutta, vaikka kasvunopeus laski merkittävästi suhteessa substituutioprosenttiin. fenyylialaniinijäämät [4] . Sarkooman 180 soluproteiineissaon mahdollista korvata 33 % fenyylialaniinitähteistä, mikä ei myöskään ole tappavaa soluille. [4] On osoitettu, että l -2,5-dihydrofenyylialaniini pystyy indusoimaan katepsiinista riippuvaisenihmisen promyelosyyttisten leukeemisten solujen (HL-60) apoptoosin [5] .
• Fluorifenyylialaniinit ovat synteettisiä analogeja , joissa tietyt vetyatomit (yleensä yksi fenyyliryhmän vetyatomeista) on korvattu fluoriatomilla. Fluoriatomi on steerisesti lähellä vetyatomia (sillä on hieman suurempi van der Waalsin säde (1,35 Å vs. 1,20 Å), vaikka muilta osin nämä atomit eroavat toisistaan ​​merkittävästi - eroavat suurelta elektronegatiivisuudeltaan (4,0 vs. 2,1), fluori antaa molekyylin enemmän polaarisuutta , hydrofiilisyyttä ja luo niin sanotun fluorofiilisen vaikutuksen ), siksi tietyille mikro-organismeille, jotka ovat auksotrofisia fenyylialaniinille, jopa lähes kaikki fenyylialaniinin täydellinen korvaaminen sen fluorisubstituoiduilla analogeilla on mahdollista, ja tällaisen korvaamisen aiheuttama vahinko voi olla yhteensopiva. solun peruselintoimintojen kanssa (kasvu, jakautuminen estyy voimakkaasti, hidastuu, mutta ei pysähdy kokonaan) [6] . [2] Fluorifenyylialaniinit ovat biokemiallisessa ja fysiologisessa tutkimuksessa eniten käytettyjä luonnonyhdisteiden analogeja. [2] Fluorifenyylialaniineista para -fluorifenyylialaniini (4-fluorifenyylialaniini, 4fF, pFF, PFPA) on tunnetuin ja suosituin tutkimuksessa . P -fluorifenyylialaniinin sisällyttäminen fenyylialaniinin sijasta proteiineihin voi vaikuttaa positiivisesti tai negatiivisesti niiden ominaisuuksiin, kuten aktiivisuuteen, stabiilisuuteen ja lämmönkestävyyteen [7] . Yleensä p -fluorifenyylialaniinilla on voimakas estävä vaikutus sen "myrkyttämien" mikro-organismien kasvunopeuteen (sen läsnä ollessa viivevaihe kestää pidempään ja eksponentiaalinen kasvu korvataan lineaarisella ), ei sen asteella (saanto) soluviljelmien määrä voi jopa lisääntyä, kun analogia lisätään). [2] Usein jakautumisprosesseja tukahdutetaan enemmän kuin kasvua - tässä tapauksessa solujen koko kasvaa jokaisella jakautumisella, kunnes ilmaantuu jättimäisiä soluja ( hiivan tapauksessa ) tai epänormaalisti pitkänomaisia ​​sauvoja ( bakteerien tapauksessa). ). [2] Kun p -fluorifenyylialaniini sisältyy flagelliinien rakenteeseen , se häiritsee bakteerien ( Salmonella typhimurium ) siipien rakennetta ja toimintaa ( normaalien vasenkätisten sijasta muodostuu toiminnallisesti viallisia "käpristyneitä" oikeakätisiä siimoja) [8] . Mutaatioiden seurauksena bakteerit voivat nopeasti kehittää resistenssin fluorifenyylialaniineille, joten fluorifenyylialaniinit eivät voi olla tehokkaita antibakteerisia aineita. [2]
• Pyridyylialaniinit - 2-atsafenyylialaniini (2aF), 3-atsafenyylialaniini (3aF), 4-atsafenyylialaniini (4aF) - synteettiset analogit, rakenteellinen ero fenyylialaniiniin piilee siinä, että yksi bentseenitähteen CH -ryhmistä "korvaa" typpiatomi ( pyridiinirengas bentseenin sijaan ).
• Muut fenyylialaniinin analogit : β-fenyyliseriini, β-2-tienyylialaniini, β-3-tienyylialaniini, β-2-furyylialaniini, β-3-furyylialaniini, β-(1-syklopenteeni)-alaniini [9] .
• Yllä olevien analogien lisäksi tunnetaan myös muita (esim. α-atsafenyylialaniini, konformaatioon kiinnitetyt analogit, kuten 1,2,3,4-tetrahydroisokinoliini-3-karboksyylihappo [10] ), joita esiintyy erilaisissa tutkimuksissa, mukaan lukien uusien lääkkeiden etsiminen (biologisesti aktiiviset pseudopeptidit ja muut).

Tuotanto ja sovellus

Fenyylialaniinia saadaan teollisessa mittakaavassa mikrobiologisilla menetelmillä [11] . Myös kemiallinen synteesi on mahdollista (Erlenmeyer-synteesi bentsaldehydistä , Strecker-synteesi fenyyliasetaldehydistä ), mitä seuraa raseemisen seoksen erottaminen entsyymeillä [12] . Fenyylialaniinia käytetään tasapainottamaan eläinten rehua, osana urheiluravintoa, ravintolisänä. Merkittävä osa fenyylialaniinista menee elintarviketeollisuudessa  aktiivisesti käytettävän synteettisen makeutusaineen aspartaamidipeptidin valmistukseen , useammin purukumin ja hiilihapollisten juomien valmistukseen . Tällaisten tuotteiden käyttö on vasta-aiheista henkilöille, jotka kärsivät fenyyliketonuriasta .

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 Lysikov Yu.A. Aminohapot ihmisten ravitsemuksessa  // Kokeellinen ja kliininen gastroenterologia. - 2012. - Ongelma. 2 . — S. 88–105 . — ISSN 1682-8658 . Arkistoitu alkuperäisestä 28. tammikuuta 2022.
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 Robert E. Marquis. Fluoroaminohapot ja mikro-organismit  (englanniksi)  // Handbuch der experimentellen Pharmakologie: Tieteellinen lehti. - 1970. - Voi. 20 , ei. 2 . - s. 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. Dihydrofenyylialaniini: Prefenaatista johdettu Photorhabdus luminescens -antibiootti ja välituote dihydrostilbeenin biosynteesissä  (englanniksi)  // Chemistry & Biology : Scientific Journal. - 2011. - Vol. 18 , ei. 9 . - s. 1102-1112 . — doi : 10.1016/j.chembiol.2011.07.009 . — PMID 21944749 .
4. ↑ 12 Martin J. Pine . L -2,5-dihydrofenyylialaniinin sisällyttäminen Escherichia colin ja Sarcoma 180 :n soluproteiineihin (englanniksi)  // Antimikrobiaaliset aineet ja kemoterapia: Tieteellinen aikakauslehti. - 1975. - Voi. 7 , ei. 5 . - s. 601-605 . — PMID 1096808 . Arkistoitu alkuperäisestä 11. elokuuta 2021.  
5. ↑ Kiso T., Usuki Y., Ping X., Fujita K., Taniguchi M. l -2,5-dihydrofenyylialaniini, katepsiinista riippuvaisen apoptoosin indusoija ihmisen promyelosyyttisissä leukemiasoluissa (HL-60  )  // The Journal of Antibiootit (Tokio): Tieteellinen aikakauslehti. - 2001. - Voi. 54 , nro. 10 . - s. 810-817 . - doi : 10.7164/antibiootit.54.810 . — PMID 11776436 .
6. ↑ Munier RL Substituutio 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. - Voi. 248 , nro 12 . _ - P. 1870-1873 . — PMID 13639380 .
7. ↑ Peter James Baker ja Jin Kim Montclare. Fluoroidun fosfotriesteraasin parannettu uudelleentaittavuus ja lämpöaktiivisuus  (englanniksi)  // ChemBioChem: Tieteellinen lehti. - 2011. - Vol. 12 , ei. 12 . - P. 1845-1848 . - doi : 10.1002/cbic.201100221 . — PMID 21710682 .
8. ↑ Iino T. Genetics and chemistry of bacterial flagella  (englanniksi)  // Bakteriologiset arviot : Tieteellinen aikakauslehti. - 1969. - Voi. 33 , ei. 4 . - s. 454-475 . — PMID 4906131 . Arkistoitu alkuperäisestä 11. elokuuta 2021.
9. ↑ MH Richmond. Aminohappoanalogien vaikutus kasvuun ja proteiinisynteesiin mikro-organismeissa  (englanniksi)  // Bakteriologiset arviot : Tieteellinen lehti. - 1962. - Voi. 26 , nro. 4 . - s. 398-420 . — PMID 13982167 .
10. ↑ Yingjie Zhang, Hao Fang, Wenfang Xu. 1,2,3,4-tetrahydroisokinoliini-3-karboksyylihapon (Tic) sovellukset ja modifikaatiot peptidien ja peptidomimeettien suunnittelussa ja löytämisessä  //  Current Protein & Peptide Science: Scientific Journal. - 2010. - Vol. 11 , ei. 8 . - s. 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 aromaattisten aminohappojen ja niistä johdettujen yhdisteiden  (englanniksi)  // Metabolic Engineering : Scientific Journal. - 2001. - Voi. 3 , ei. 4 . - s. 289-300 . - doi : 10.1006/mben.2001.0196 . — PMID 11676565 . Arkistoitu alkuperäisestä 11. maaliskuuta 2016.
12. ↑ K. Arvid J. Wretlind. Raseemisen fenyylialaniinin resoluutio  (englanniksi)  // Journal of Biological Chemistry : Scientific Journal. - 1950. - Voi. 186 , nro. 1 . - s. 221-224 . — PMID 14778824 . Arkistoitu alkuperäisestä 23.3.2020.

Kirjallisuus

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