tirosin (Tyr, Y) adalah salah satu dari 22 asam amino yang membentuk protein dari semua sel dalam makhluk hidup. Tidak seperti asam amino lain seperti valin, treonin, triptofan, leusin, lisin, dan lainnya, tirosin adalah asam amino esensial “bersyarat”.
Nama “tirosin” berasal dari kata Yunani “tiros” , yang berarti keju, karena asam amino ini pertama kali ditemukan dalam makanan ini. Istilah ini diciptakan pada tahun 1846 oleh Liebig, yang mencampur keju dengan kalium hidroksida dan memperoleh senyawa yang tidak diketahui, hampir tidak larut dalam air.
Struktur kimia asam amino Tirosin (Sumber: Clavecin [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)
Setelah deskripsi awal, peneliti lain seperti Warren de la Rue dan Hinterberger masing-masing memperolehnya dari serangga coccoid dan protein tanduk. Pemisahannya dari hidrolisis protein lain dengan asam klorida dijelaskan pada tahun 1901 oleh Mörner.
Umumnya, asam amino ini diperoleh pada mamalia berkat hidroksilasi fenilalanin, meskipun juga diserap di usus dari protein yang dikonsumsi dengan makanan.
Tirosin memiliki banyak fungsi dalam tubuh manusia dan di antaranya yang paling relevan, mungkin, adalah substrat untuk produksi neurotransmiter dan hormon seperti adrenalin dan hormon tiroid.
Indeks artikel
Karakteristik
Berat tirosin kira-kira 180 g / mol dan gugus R atau rantai sampingnya memiliki konstanta disosiasi pKa 10,07. Kelimpahan relatifnya dalam protein seluler tidak melebihi 4%, tetapi ia memiliki banyak fungsi penting untuk fisiologi manusia.
Asam amino ini termasuk dalam kelompok asam amino aromatik, di mana juga ditemukan fenilalanin dan triptofan. Anggota kelompok ini memiliki cincin aromatik pada gugus R atau rantai sampingnya dan umumnya asam amino hidrofobik atau apolar.
Seperti triptofan, tirosin menyerap sinar ultraviolet dan merupakan salah satu residu asam amino yang bertanggung jawab atas absorbansi cahaya pada 280 nm dari banyak protein, sehingga berguna untuk karakterisasinya.
Ini dianggap sebagai asam amino esensial “bersyarat” karena biosintesisnya pada manusia bergantung pada fenilalanin, asam amino esensial. Jika tubuh memenuhi kebutuhan fenilalanin hariannya, tirosin dapat disintesis tanpa masalah dan bukan merupakan asam amino pembatas.
Namun, jika diet kekurangan fenilalanin, tubuh tidak hanya akan mengalami ketidakseimbangan asam amino ini, tetapi juga tirosin. Penting juga untuk dicatat bahwa reaksi sintesis tirosin dari fenilalanin tidak reversibel, sehingga tirosin tidak dapat memenuhi kebutuhan seluler untuk fenilalanin.
Tirosin juga termasuk dalam kelompok asam amino dengan peran ganda dalam produksi zat antara metabolisme glikogenik dan ketogenik, yang terlibat dalam sintesis glukosa untuk otak dan dalam pembentukan badan keton di hati.
Struktur
Seperti asam amino lainnya, tirosin, atau asam -parahidroksifenil-α-amino propionat, adalah asam -amino yang memiliki atom karbon pusat, yang disebut karbon dan bersifat kiral, karena terkait dengan empat atom substituen yang berbeda. atau molekul.
Karbon kiral ini terikat pada dua gugus karakteristik asam amino: gugus amino (NH2) dan gugus karboksil (COOH). Ia juga berbagi salah satu ikatannya dengan atom hidrogen dan ikatan yang tersisa ditempati oleh gugus R atau rantai samping dari setiap asam amino.
Dalam kasus tirosin, gugus ini terdiri dari cincin aromatik yang terkait dengan gugus hidroksil (OH), yang memberikannya kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen dengan molekul lain dan yang memberikan karakteristik fungsional penting untuk enzim tertentu.
Fitur
Tirosin adalah komponen fundamental dari banyak protein dengan keragaman aktivitas dan fungsi biologis yang besar.
Pada manusia dan mamalia lainnya, asam amino ini digunakan dalam jaringan saraf dan ginjal untuk sintesis dopamin , adrenalin dan norepinefrin, tiga neurotransmiter katekolaminergik terkait yang sangat penting untuk fungsi tubuh.
Ini juga penting untuk sintesis pelindung radiasi ultraviolet (UV) seperti melanin; beberapa pereda nyeri seperti endorfin dan molekul antioksidan seperti vitamin E.
Dengan cara yang sama, asam amino ini berfungsi untuk sintesis tirosin, octopamine dan hormon tiroid melalui pengaturan yodium dalam residu tirosin tiroglobulin.
Tyramine adalah molekul vasoaktif yang ditemukan dalam tubuh manusia, dan octopamine adalah amina yang terkait dengan norepinefrin.
Semua fungsi tirosin ini dimungkinkan berkat perolehannya dari protein makanan atau dengan hidroksilasi fenilalanin dengan hati sebagai organ utama untuk suplai sistemik asam amino tersebut.
Fungsi pada tumbuhan
Tirosin dan beberapa zat antara yang dihasilkan selama biosintesisnya memberi makan jalur biosintetik metabolit khusus dalam pertahanan, dalam daya tarik penyerbuk, dalam transportasi elektronik dan dalam dukungan struktural.
Biosintesis
Pada manusia, tirosin diperoleh dari makanan atau disintesis dalam satu langkah oleh sel hati dari fenilalanin, asam amino esensial, melalui reaksi yang dikatalisis oleh kompleks enzim fenilalanin hidroksilase.
Kompleks ini memiliki aktivitas oksigenase dan hanya ada di hati manusia atau mamalia lainnya. Reaksi sintesis tirosin kemudian melibatkan transfer atom oksigen ke posisi para dari cincin aromatik fenilalanin.
Reaksi ini terjadi pada saat yang sama ketika molekul air dibentuk oleh reduksi atom oksigen molekul lain dan daya reduksi diberikan langsung oleh NADPH yang terkonjugasi dengan molekul tetrahidropterin, yang mirip dengan asam folat.
Biosintesis pada tumbuhan
Pada tumbuhan , tirosin disintesis de novo di hilir jalur “shikimate”, yang memberi makan jalur biosintetik lain untuk asam amino aromatik lainnya seperti fenilalanin dan triptofan.
Dalam organisme ini, sintesis dimulai dari senyawa yang dikenal sebagai “corismate”, yang merupakan produk akhir dari jalur shikimate dan, selanjutnya, prekursor umum untuk semua asam amino aromatik, vitamin tertentu dan hormon tanaman.
Chorismate diubah menjadi prephenate oleh aksi katalitik enzim chorismate mutase dan ini adalah langkah “berkomitmen” pertama dalam sintesis tirosin dan fenilalanin pada tanaman.
Fenat diubah menjadi tirosin melalui dekarboksilasi oksidatif dan transaminasi, yang dapat terjadi dalam urutan apa pun.
Dalam salah satu jalur biosintetik, langkah-langkah ini dapat dikatalisis oleh enzim spesifik yang dikenal sebagai prephenate-specific tyrosine dehydrogenase (PDH) (yang mengubah prephenate menjadi 4-hydroxyphenylpyruvate (HPP)) dan tirosin aminotransferase (yang menghasilkan tirosin dari HPP), masing-masing.
Rute lain sintesis tirosin dari prefenat melibatkan transaminasi prefenat menjadi asam amino non-proteinogenik yang disebut L-hidrogenat, yang dikatalisis oleh enzim prefenat aminotransferase.
L-arogenat selanjutnya mengalami dekarboksilasi oksidatif untuk membentuk tiroksin, suatu reaksi yang diarahkan oleh enzim tirosin dehidrogenase spesifik arogenat, yang juga dikenal sebagai ADH.
Tanaman lebih suka menggunakan rute hidrogenat, sedangkan sebagian besar mikroba mensintesis tirosin dari HPP yang berasal dari prefenat.
Peraturan
Seperti halnya sebagian besar jalur biosintesis asam amino, tanaman memiliki sistem regulasi yang ketat untuk sintesis asam amino aromatik, termasuk tirosin.
Pada organisme ini, regulasi terjadi pada banyak tingkatan, karena mekanisme yang mengontrol jalur shikimate juga mengontrol produksi tirosin, jalur yang juga memiliki mekanisme regulasi sendiri.
Namun, persyaratan tirosin dan, oleh karena itu, kekakuan dalam regulasi biosintesisnya, adalah spesifik untuk setiap spesies tanaman.
Degradasi
Degradasi atau katabolisme tirosin menghasilkan pembentukan fumarat dan asetoasetat. Langkah pertama dalam jalur ini terdiri dari konversi asam amino menjadi 4-hidroksifenilpiruvat oleh enzim sitosol yang dikenal sebagai tirosin aminotransferase.
Asam amino ini juga dapat ditransaminasi dalam mitokondria hepatosit oleh enzim aspartat aminotransferase, meskipun enzim ini tidak terlalu penting dalam kondisi fisiologis normal.
Melalui degradasi tirosin, dapat diproduksi suksinil asetoasetat, yang dapat didekarboksilasi menjadi suksinil asetat. Suksinil asetat adalah inhibitor paling kuat dari enzim yang bertanggung jawab untuk sintesis gugus heme, enzim 5-aminolevulinic acid dehidratase.
Sintesis epinefrin dan norepinefrin
Seperti disebutkan, tirosin adalah salah satu substrat utama untuk sintesis dua neurotransmiter yang sangat penting bagi tubuh manusia: adrenalin dan norepinefrin.
Ini awalnya digunakan oleh enzim yang dikenal sebagai tirosin hidroksilase, yang mampu menambahkan gugus hidroksil tambahan ke cincin aromatik gugus R tirosin, sehingga membentuk senyawa yang dikenal sebagai dopa.
Dopa menghasilkan dopamin setelah diproses secara enzimatik oleh enzim dopa dekarboksilase, yang menghilangkan gugus karboksil dari asam amino awal dan menghasilkan molekul piridoksal fosfat (FDP).
Dopamin selanjutnya diubah menjadi norepinefrin oleh aksi enzim dopamin -oksidase, yang mengkatalisis penambahan gugus hidroksil ke -CH yang merupakan bagian dari gugus R tirosin dan yang berfungsi sebagai “jembatan” antara cincin aromatik dan karbon.
Epinefrin diturunkan dari norepinefrin melalui aksi phenylethanolamine N- methyltransferase, yang bertanggung jawab atas transfer gugus metil (-CH3) yang bergantung pada S-adenosil-metionin ke gugus amino bebas norepinefrin.
Makanan kaya tirosin
Seperti dibahas di atas, tirosin adalah asam amino esensial “bersyarat”, karena disintesis dalam tubuh manusia dengan hidroksilasi fenilalanin, asam amino esensial.
Oleh karena itu, jika asupan fenilalanin memenuhi kebutuhan tubuh, tirosin bukanlah faktor pembatas untuk fungsi normal sel. Tirosin, bagaimanapun, juga diperoleh dari protein yang dikonsumsi dengan makanan sehari-hari.
Beberapa penelitian melaporkan bahwa asupan harian minimum tirosin dan fenilalanin harus antara 25 dan 30 mg per kilogram berat badan , jadi rata-rata orang harus mengonsumsi sekitar 875 mg tirosin per hari.
Makanan dengan kandungan tirosin tertinggi adalah keju dan kedelai. Ini juga termasuk daging sapi, domba, babi, ayam, dan ikan.
Beberapa biji-bijian dan kacang-kacangan seperti kenari juga menyediakan sejumlah besar asam amino ini, seperti halnya telur, produk susu, biji-bijian, dan sereal.
Manfaat asupannya
Tirosin umumnya dikonsumsi dalam bentuk suplemen makanan atau nutrisi, khusus untuk pengobatan patologi yang dikenal sebagai fenilketonuria, yang diderita oleh pasien yang tidak dapat memproses fenilalanin secara memadai sehingga tidak menghasilkan tirosin.
Diperkirakan bahwa peningkatan jumlah tirosin yang dikonsumsi per hari dapat meningkatkan fungsi kognitif yang berkaitan dengan pembelajaran, memori , dan kewaspadaan dalam kondisi stres, karena katabolismenya terkait dengan sintesis neurotransmiter adrenalin dan norepinefrin.
Beberapa orang mengonsumsi tablet kaya tirosin untuk tetap waspada di siang hari jika mereka kehilangan banyak waktu tidur.
Karena asam amino ini berpartisipasi dalam pembentukan hormon tiroid, konsumsinya dapat memiliki efek positif pada regulasi metabolisme sistemik.
Gangguan kekurangan
Albinisme dan alkaptonuria adalah dua patologi yang terkait dengan metabolisme tirosin. Kondisi pertama berkaitan dengan cacat sintesis melanin dari tirosin dan yang kedua berkaitan dengan cacat dalam degradasi tirosin.
Albinisme ditandai dengan kurangnya pigmentasi pada kulit, yaitu, pasien yang menderita itu memiliki rambut putih dan kulit merah muda, karena melanin adalah pigmen yang bertugas memberikan warna pada struktur ini.
Patologi ini berkaitan dengan defisiensi enzim tirosinase spesifik melanosit, yang bertanggung jawab untuk mengubah tirosin menjadi DOPA-kuinon, zat antara dalam sintesis melanin.
Gejala alkaptonuria terlihat jelas sebagai pigmentasi urin yang berlebihan (gelap) dan artritis yang berkembang lambat.
Patologi metabolik lainnya
Selain itu, terdapat gangguan lain yang berkaitan dengan metabolisme tirosin, di antaranya adalah:
– Tirosinemia herediter tipe I: ditandai dengan degenerasi hati progresif dan disfungsi ginjal
– Tirosinemia herediter tipe II atau sindrom Richner-Hanhart: yang terbukti sebagai keratitis dan lesi ampullary pada telapak tangan dan telapak kaki
– Tirosinemia tipe III: yang dapat asimtomatik atau hadir sebagai keterbelakangan mental
– “Hawkinsinuria”: ditandai dengan asidosis metabolik pada masa kanak-kanak dan ketidakmampuan untuk berkembang dalam pertumbuhan
Ada juga cacat bawaan lainnya dalam metabolisme tirosin yang berkaitan dengan defisiensi enzim yang bertanggung jawab atas degradasinya, seperti tirosin hidroksilase, yang bertanggung jawab untuk langkah pertama dalam sintesis dopamin dari tirosin.
Referensi
- Aders Plimmer, R. (1908). Konstitusi Kimia Protein. Bagian I. London, Inggris: Longmans, Green, dan CO.
- Chakrapani, A., Gissen, P., & McKiernan, P. (2012). Gangguan metabolisme tirosin. Pada Penyakit Metabolik Bawaan: Diagnosis dan Pengobatan (hlm. 265–276).
- Kretchmer, N., Levine, S., McNamara, H., & Barnett, H. (1956). Aspek Tertentu Metabolisme Tirosin di Muda. I. Perkembangan Sistem Pengoksidasi Tirosin Pada Hati Manusia. Jurnal Investigasi Klinis , 35 (10), 1089–1093.
- La Du, B., Zannoni, V., Laster, L., & Seegmiller, E. (1958). Sifat Cacat Metabolisme Tirosin di Alkaptonuria. Jurnal Kimia Biologi , 230 , 251-260.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Biokimia Harper’s Illustrated (edisi ke-28). McGraw-Hill Medis.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger . Edisi Omega ( edisi ke-5).
- Schenck, CA, & Maeda, HA (2018). Biosintesis, metabolisme, dan katabolisme tirosin pada tumbuhan. Fitokimia , 149 , 82-102.
- Slominski, A., Zmijewski, MA, & Pawelek, J. (2012). L-tirosin dan L-dihidroksifenilalanin sebagai pengatur fungsi melanosit yang mirip hormon. Penelitian Sel Pigmen dan Melanoma , 25 (1), 14-27.
- Van de, G. (2018). Jalur Kesehatan. Diakses pada 16 September 2019, dari www.healthline.com
- WebMD. (dan). Diakses pada 15 September 2019, dari www.webmd.com
- Whitbread, D. (2019). Data Makanan Saya. Diakses pada 15 September 2019, dari www.myfooddata.com
