Fenylalanin

Fenylalanin
Allmän
Systematiskt namn	2-amino-3-fenylpropansyra
Förkortningar	Fen, Phe, F UUU, UUC
Chem. formel	C9H11NO2 _ _ _ _ _
Råtta. formel	C9H11NO2 _ _ _ _ _
Fysikaliska egenskaper
Molar massa	165,19 g/ mol
Densitet	1,29 g/cm³
Termiska egenskaper
Temperatur
•  smältning	283°C
Kemiska egenskaper
Syradissociationskonstant	2,20 9,09
Isoelektrisk punkt	5,48
Klassificering
Reg. CAS-nummer	[63-91-2]
PubChem	6140
Reg. EINECS-nummer	200-568-1
LEDER	C1=CC=C(C=Cl)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
Säkerhet
NFPA 704	ett 2 0
Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges.
Mediafiler på Wikimedia Commons

Fenylalanin ( α-amino-β-phenylpropionic acid , förkortning: Fen, Phe, F) är en aromatisk alfa-aminosyra . Finns i två optiskt isomera former l och d och som ett racemat ( dl ). Enligt den kemiska strukturen kan föreningen representeras som en aminosyra alanin , där en av väteatomerna är ersatt av en fenylgrupp .

l -Fenylalanin är en proteinogen aminosyra och ingår i proteinerna hos alla kända levande organismer. Fenylalanin deltar i hydrofoba och staplingsinteraktioner och spelar en betydande roll i veckningen och stabiliseringen av proteinstrukturer och är en integrerad del av funktionella centra.

Egenskaper

Fenylalanin är ett färglöst kristallint ämne som sönderdelas vid smältning.

Sublimeras i vakuum när den värms upp . Svårlöslig i vatten, svårlöslig i etanol .

Med salpetersyra ger det en xantoproteinreaktion . När den värms upp genomgår den dekarboxylering .

Biosyntes

I processen för fenylalaninbiosyntes är mellanliggande föreningar shikimat , korismat , prefenat . Fenylalanin syntetiseras naturligt av mikroorganismer , svampar och växter . Biosyntesen av fenylalanin diskuteras mer i detalj i artikeln shikimate pathway .

För människor, som för alla Metazoa , är fenylalanin en essentiell aminosyra och måste intas i tillräckliga mängder med dietproteiner.

Dagsbehovet för en vuxen är 4,4 g [1]

Katabolism

Flera vägar för biologisk nedbrytning av fenylalanin är kända i naturen. De huvudsakliga mellanprodukterna av katabolism av fenylalanin och tyrosin som metaboliskt associeras med det i olika organismer är fumarat , pyruvat , succinat , acetoacetat , acetaldehyd , etc. Hos djur och människor sönderdelas fenylalanin och tyrosin till fumarat ( aturalacetat ) av glukoneogenes ) och acetoacetat (ökar nivån av ketonkroppar i blodet), därför klassificeras dessa aminosyror, enligt arten av katabolism hos djur, som glukoketogena (blandade) (se klassificering av aminosyror ). Den huvudsakliga metaboliska omvandlingen av fenylalanin hos djur och människor är den enzymatiska hydroxyleringen av denna aminosyra för att bilda en annan aromatisk aminosyra, tyrosin .

Omvandlingen av fenylalanin till tyrosin i kroppen är mer nödvändig för att ta bort överskott av fenylalanin än för att återställa tyrosinlagren, eftersom tyrosin vanligtvis tillförs i tillräckliga mängder med dietproteiner, och bristen på den uppstår vanligtvis inte. Det är tyrosin som genomgår ytterligare kataboliska omvandlingar .

Fenylalanin är en prekursor till cinnamat  , en av de viktigaste föregångarna till fenylpropanoider . Fenylalanin kan metaboliseras till en av de biogena aminerna  , fenyletylamin .

Vid den ärftliga sjukdomen fenylketonuri försämras omvandlingen av fenylalanin till tyrosin, och kroppen ackumulerar fenylalanin och dess metaboliter ( fenylpyruvat , fenyllaktat , fenylacetat , orto - hydroxifenylacetat, vilket påverkar utvecklingen av nervsystemet och nervsystemet), vilket påverkar utvecklingen av nervsystemet och nervsystemet. .

Analoger

Det är känt att vissa föreningar som är strukturellt nära (analoger) till proteinogena aminosyror kan konkurrera med dessa proteinogena aminosyror och istället inkluderas i proteinsammansättningen under deras biosyntes (även om mekanismerna för proteinsyntes kan särskilja analoger till fördel av kanoniska naturliga aminosyror). [2] Sådana analoger (antagonister av proteinogena aminosyror), som är antimetaboliter , är i viss mån giftiga för celler. Följande analoger är välkända för fenylalanin.

• l -2,5-dihydrofenylalanin (( S )-2-amino-3-(cyklohexa-1,4-dienyl)-propansyra, pheH 2 , H 2 Phe, DHPA) - produceras av olika Actinobacteria (till exempel Streptomyces arenae ) och Gammaproteobacteria (t.ex. Photorhabdus luminescens ) som ett toxin som främjar överlevnad i interspecifik konkurrens, dvs spelar rollen som ett antibiotikum . l -2,5-dihydrofenylalanin, liksom fenylalanin, syntetiseras i naturen från prefenat , det vill säga genom shikimatvägen [3] . I experiment med Escherichia coli ATCC 9723f, auxotrofisk för fenylalanin, var det möjligt att ersätta 65 % av fenylalanin mot 2,5-dihydrofenylalanin i proteiner utan förlust av livsduglighet, även om tillväxthastigheten minskade avsevärt i proportion till andelen substitution av fenylalaninrester [4] . I cellulära proteiner av sarkom 180 är substitution av 33 % av fenylalaninrester möjlig, vilket inte heller är dödligt för celler. [4] Det har visats att l -2,5-dihydrofenylalanin kan inducera katepsinberoende apoptoshumana promyelocytiska leukemiceller ( HL-60) [5] .
• Fluorofenylalaniner är syntetiska analoger där vissa väteatomer (vanligtvis en av väteatomerna i fenylgruppen) har ersatts av en fluoratom. Fluoratomen är steriskt nära väteatomen (har en något större van der Waals-radie (1,35 Å mot 1,20 Å), även om dessa atomer i övrigt skiljer sig markant - skiljer sig åt i hög elektronegativitet (4,0 mot 2,1), ger fluor molekylen större polaritet , hydrofilicitet och skapar den så kallade fluorofila effekten ), för vissa mikroorganismer auxotrofa för fenylalanin är till och med en fullständig ersättning av nästan allt fenylalanin med dess fluorsubstituerade analoger möjlig, och skadan från en sådan ersättning kan vara kompatibel med cellens grundläggande vitala funktioner (tillväxt, delning hämmas kraftigt, bromsas, men upphör inte helt) [6] . [2] Fluorofenylalaniner är bland de mest använda analogerna av naturliga föreningar inom biokemisk och fysiologisk forskning. [2] Av fluorfenylalaninerna är para -fluorfenylalanin (4-fluorfenylalanin, 4fF, pFF, PFPA) den mest välkända och populäraste inom forskningen . Inkluderandet av p -fluorfenylalanin istället för fenylalanin i proteiner kan positivt eller negativt påverka deras egenskaper såsom aktivitet, stabilitet och värmebeständighet [7] . Som regel har p -fluorfenylalanin en stark hämmande effekt på tillväxthastigheten för mikroorganismer som är "förgiftade" av det (i dess närvaro varar eftersläpningsfasen längre och exponentiell tillväxt ersätts med linjär ), och inte dess grad (utbytet av cellkulturer kan till och med öka när en analog tillsätts). [2] Ofta undertrycks delningsprocesserna mer än tillväxt - i det här fallet ökar storleken på cellerna med varje delning tills uppkomsten av jätteceller (i fallet med jäst ) eller onormalt långsträckta stavar (i fallet med bakterier ) ). [2] Eftersom p -fluorofenylalanin ingår i strukturen av flagelliner , stör strukturen och funktionen hos bakteriella ( Salmonella typhimurium ) flageller (funktionellt defekta "krusade" högerhänta flageller bildas istället för vanliga vänsterhänta) [8] . Som ett resultat av mutationer kan bakterier snabbt utveckla resistens mot fluorfenylalaniner, så fluorfenylalaniner kan inte vara effektiva antibakteriella medel. [2]
• Pyridylalaniner - 2-azafenylalanin (2aF), 3-azafenylalanin (3aF), 4-azafenylalanin (4aF) - syntetiska analoger, den strukturella skillnaden från fenylalanin ligger i "ersättningen" av en av bensengrupperna av en CH- bensen . kväveatom ( pyridinring istället för bensen ).
• Andra analoger av fenylalanin: β-fenylerin, β-2-tienylalanin, β-3-tienylalanin, β-2-furylalanin, β-3-furylalanin, β-(1-cyklopenten)-alanin [9] .
• Förutom ovanstående analoger är även andra kända (till exempel α-azafenylalanin, konformationsfixerade analoger, såsom 1,2,3,4-tetrahydroisokinolin-3-karboxylsyra [10] ), som förekommer i olika studier, inklusive sökning efter nya läkemedel (biologiskt aktiva pseudopeptider och andra).

Produktion och tillämpning

Fenylalanin erhålls i industriell skala med mikrobiologiska metoder [11] . Kemisk syntes är också möjlig (Erlenmeyer-syntes från bensaldehyd , Strecker-syntes från fenylacetaldehyd ) följt av separation av den racemiska blandningen med hjälp av enzymer [12] . Fenylalanin används för att balansera djurfoder, som en komponent i sportnäring, som kosttillskott. En betydande del av fenylalanin går till produktionen av aspartamdipeptid ,  ett syntetiskt sötningsmedel som aktivt används i livsmedelsindustrin , oftare vid tillverkning av tuggummi och kolsyrade drycker . Användningen av sådana produkter är kontraindicerad för personer som lider av fenylketonuri .

Anteckningar

1. ↑ 1 2 Lysikov Yu.A. Aminosyror i human nutrition  // Experimentell och klinisk gastroenterologi. - 2012. - Utgåva. 2 . — S. 88–105 . — ISSN 1682-8658 . Arkiverad från originalet den 28 januari 2022.
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 Robert E. Marquis. Fluoroamino Acids and Microorganisms  (engelska)  // Handbuch der experimentellen Pharmakologie: Scientific journal. - 1970. - Vol. 20 , nej. 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. Dihydrophenylalanine: A Prephenate- derived Photorhabdus luminescens Antibiotic and Intermediate in Dihydrostilbene Biosynthesis  (engelska)  // Chemistry & Biology : Scientific journal. - 2011. - Vol. 18 , nr. 9 . - P. 1102-1112 . — doi : 10.1016/j.chembiol.2011.07.009 . — PMID 21944749 .
4. ↑ 12 Martin J. Pine . Inkorporering av l -2,5-dihydrofenylalanin i cellproteiner från Escherichia coli och Sarcoma 180 (engelska)  // Antimicrobial Agents and Chemotherapy : Vetenskaplig tidskrift. - 1975. - Vol. 7 , nr. 5 . - s. 601-605 . — PMID 1096808 . Arkiverad från originalet den 11 augusti 2021.  
5. ↑ Kiso T., Usuki Y., Ping X., Fujita K., Taniguchi M. l -2,5-Dihydrophenylalanine, en inducerare av katepsinberoende apoptos i humana promyelocytiska leukemiceller (HL-60  )  // The Journal of Antibiotika (Tokyo): Vetenskaplig tidskrift. - 2001. - Vol. 54 , nr. 10 . - s. 810-817 . - doi : 10.7164/antibiotika.54.810 . — PMID 11776436 .
6. ↑ Munier RL Substitution totale de la phénylalanine par l' o - ou la m -fluorophénylalanine dans les proteines d' Escherichia coli  (fr.)  // Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences: Scientific journal. - 1959. - Vol. 248 , nr 12 . _ - P. 1870-1873 . — PMID 13639380 .
7. ↑ Peter James Baker och Jin Kim Montclare. Enhanced Refoldability and Thermoactivity of Fluorinated Phosphotriesterase  (engelska)  // ChemBioChem: Scientific journal. - 2011. - Vol. 12 , nr. 12 . - P. 1845-1848 . - doi : 10.1002/cbic.201100221 . — PMID 21710682 .
8. ↑ Iino T. Genetics and chemistry of bacterial flagella  (engelska)  // Bakteriologiska recensioner: Vetenskaplig tidskrift. - 1969. - Vol. 33 , nr. 4 . - S. 454-475 . — PMID 4906131 . Arkiverad från originalet den 11 augusti 2021.
9. ↑ MH Richmond. Effekten av aminosyraanaloger på tillväxt och proteinsyntes i mikroorganismer  (engelska)  // Bacteriological Reviews : Scientific journal. - 1962. - Vol. 26 , nr. 4 . - s. 398-420 . — PMID 13982167 .
10. ↑ Yingjie Zhang, Hao Fang, Wenfang Xu. Tillämpningar och modifieringar av 1,2,3,4-tetrahydroisokinolin-3-karboxylsyra (Tic) i design och upptäckt av peptider och peptidomimetika  //  Current Protein & Peptide Science: Scientific Journal. - 2010. - Vol. 11 , nr. 8 . - s. 752-758 . - doi : 10.2174/138920310794557691 . — PMID 21235510 .
11. ↑ Johannes Bongaerts, Marco Krämer, Ulrike Müller, Leon Raeven, Marcel Wubbolts. Metabolisk teknik för mikrobiell produktion av aromatiska aminosyror och härledda föreningar  (engelska)  // Metabolic Engineering : Vetenskaplig tidskrift. - 2001. - Vol. 3 , nr. 4 . - S. 289-300 . - doi : 10.1006/mben.2001.0196 . — PMID 11676565 . Arkiverad från originalet den 11 mars 2016.
12. ↑ K. Arvid J. Wretlind. Upplösning av racemiskt fenylalanin  (engelska)  // Journal of Biological Chemistry : Vetenskaplig tidskrift. - 1950. - Vol. 186 , nr. 1 . - S. 221-224 . — PMID 14778824 . Arkiverad från originalet den 23 mars 2020.

Litteratur

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