תראונין: מאפיינים, פונקציות, השפלה, יתרונות - ביולוגיה - 2024

תראונין (Thr, T) או חומצה-LS-threo α-אמינו-β-בוטירית, הוא אחד המרכיבים אמינו וחומצות של חלבונים תאיים. מכיוון שלאדם ולבעלי חיים בעלי חוליות אחרות אין דרכים ביו-סינתטיות לייצורן, התרונין נחשב לאחת מ -9 חומצות האמינו החיוניות שיש לרכוש באמצעות הדיאטה.

התרונין היה האחרון מבין 20 חומצות האמינו הנפוצות שהתגלו בחלבונים, עובדה שהתרחשה בהיסטוריה יותר ממאה שנים לאחר גילוי האספרגין (1806), שהייתה חומצת האמינו הראשונה שתוארה.

מבנה חומצת האמינו טרונין (מקור: Clavecin באמצעות ויקימדיה Commons)

הוא התגלה על ידי ויליאם קאמינג רוז בשנת 1936, שטבע את המונח "תראונין" בשל הדמיון המבני שמצא בין חומצת אמינו זו לחומצה תראונית, תרכובת הנגזרת מטרוזת הסוכר.

כחומצה אמינית חלבונית, לתראונין יש פונקציות מרובות בתאים, ביניהן אתר הכבילה לשרשראות הפחמימות האופייניות של גליקופרוטאינים ואתר ההכרה של קינאזות חלבון עם פונקציות ספציפיות (חלבונים תריונין / סרין קינאזות).

באופן דומה, תראונין הוא מרכיב חיוני בחלבונים כמו אמייל שיניים, אלסטין וקולגן ויש לו גם תפקידים חשובים במערכת העצבים. הוא משמש כתוסף תזונה וכ"משכך "של מצבים פיזיולוגיים של חרדה ודיכאון.

מאפיינים

התרונין שייך לקבוצת חומצות האמיניות הקוטביות שיש להן קבוצת R או שרשרת צדדית נטולות מטענים חיוביים או שליליים (חומצות אמיניות קוטביות לא טעונות).

המאפיינים של קבוצת R שלה הופכים אותה לחומצת אמינו מסיסה במים (הידרופילית או הידרופילית), וזה נכון גם לגבי שאר החברים בקבוצה זו, כמו ציסטאין, סרין, אספרגין וגלוטמין.

יחד עם טריפטופן, פנילאלנין, איזולוצין וטירוזין, תראונין היא אחת מחמש חומצות האמינו שיש לה פונקציות גלוקוגניות וקטוגניות, שכן ביניים רלוונטיים כמו פירובט וסוקיניל-CoA מיוצרים מהמטבוליזם שלה.

לחומצה אמינית זו משקל מולקולרי משוער של 119 גרם / מולקולה; כמו רבים מחומצות האמינו הלא-טעונות, יש לו נקודה איזואלקטרית סביב 5.87 והתדירות שלה במבני חלבון קרובה ל -6%.

חלק מהכותבים מקבצים תראונין יחד עם חומצות אמינו אחרות בעלות טעם "מתוק", ביניהם, למשל, סרין, גליצין ואלנין.

מִבְנֶה

לחומצות אמינו כמו תראונין יש מבנה כללי, כלומר הוא משותף לכולם. זה נבדל על ידי נוכחותו של אטום פחמן המכונה "פחמן α", שהוא כיראלי ואליו מחוברים ארבעה סוגים שונים של מולקולות או תחליפים.

פחמן זה חולק את אחד הקשרים שלו עם אטום מימן, אחר בקבוצת R, האופיינית לכל חומצת אמינו, והשניים האחרים תפוסים על ידי קבוצות האמינו (NH2) והקרבוקסיל (COOH), המשותפות לכולם. חומצות אמינו.

לקבוצת ה- R של הראונין יש קבוצת הידרוקסיל המאפשרת לה ליצור קשרי מימן עם מולקולות אחרות בתקשורת מימית. ניתן להגדיר את זהותה כקבוצה אלכוהולית (אתנול, עם שני אטומי פחמן), שאיבדה את אחת ההידרוגנים שלה כדי להצטרף לאטום הפחמן (-CHOH-CH3).

קבוצה זו -OH יכולה לשמש כ"גשר "או אתר קשירה למגוון רחב של מולקולות (שרשראות אוליגוסכרידים, למשל, ניתנות לחיבור אליו במהלך היווצרות גליקופרוטאינים) ולכן היא אחת האחראיות להיווצרות של נגזרות משונות של טרונין.

הצורה הפעילה ביולוגית של חומצת אמינו זו היא L-Threonine והיא זו שמשתתפת הן בקונפורמציה של מבני חלבון והן בתהליכים המטבוליים השונים שבהם היא פועלת.

מאפיינים

כחומצה אמינית חלבונית, תראונין הוא חלק ממבנה של חלבונים רבים בטבע, כאשר חשיבותו ועושרו תלויים בזהותו ובתפקודו של החלבון אליו הוא שייך.

בנוסף לתפקודים המבניים שלה במבנה רצף הפפטידים של חלבונים, התרונין מבצע פונקציות אחרות הן במערכת העצבים והן בכבד, שם הוא משתתף במטבוליזם של שומנים ומונע הצטברותם באיבר זה.

Threonine הוא חלק מהרצפים המוכרים על ידי kinine serine / threonine, האחראים לתהליכים רבים של זרחן חלבוני, החיוניים לוויסות ריבוי הפונקציות ואירועי איתות תוך-תאיים.

הוא משמש גם לטיפול בכמה הפרעות מעיים ועיכול והוכח שהוא מועיל בהפחתת מצבים פתולוגיים כמו חרדה ודיכאון.

כמו כן, L-Threonine היא אחת מחומצות האמינו הנדרשות לשמירה על המצב הפלוריפוטנטי של תאי גזע עובריים של עכברים, עובדה שככל הנראה קשורה למטבוליזם של אירועי מתילציה של S-אדנוזיל ומתונין. המעורבים ישירות בביטוי הגנים.

בתעשייה

מאפיין נפוץ של חומצות אמינו רבות הוא יכולתם להגיב עם קבוצות כימיות אחרות כמו אלדהידים או קטונים ליצירת ה"טעמים "האופייניים לתרכובות רבות.

בין חומצות האמינו הללו נמצאת טרונין, שכמו סרין מגיב בסוכרוז במהלך הצלייה של מזונות מסוימים ומוליד "פיראזינים", תרכובות ארומטיות טיפוסיות של מוצרים קלויים כמו קפה.

הטרונין קיים בתרופות רבות ממקור טבעי וגם בפורמולות רבות של תוספי תזונה הרשומות לחולים עם תת תזונה או שיש להם דיאטות דלות בחומצה אמינית זו.

פונקציה נוספת הידועה לשמצה של L-threonine, שצומחת עם הזמן, היא זו של תוסף להכנת הזנה מרוכזת לתעשיות החזירים וייצור העופות.

הטרונין L משמש בתעשיות אלה כתוסף מזון בפורמולות לקויות מבחינת החלבון, מכיוון שהוא מספק יתרונות כלכליים ומקל על החסרים בחלבון גולמי שצורכים חיות משק אלה.

צורת הייצור העיקרית של חומצת אמינו זו היא בדרך כלל על ידי תסיסה מיקרוביאלית ומספר הייצור העולמי למטרות חקלאיות לשנת 2009 עלה על 75 טון.

ביוסינתזה

תראונין היא אחת מתשע חומצות האמינו החיוניות לאדם, מה שאומר שלא ניתן לסנתז אותה על ידי תאי הגוף ולכן יש לרכוש אותה מחלבונים שמקורם מהחי או מהצומח המסופקים איתו. דיאטה יומית.

צמחים, פטריות וחיידקים מסנתזים את טריונין דרך מסלולים דומים שעשויים להיות שונים זה מזה. עם זאת, מרבית האורגניזמים הללו מתחילים מאספרטט כמבשר, לא רק לתראונין, אלא גם למתיונין וליזין.

מסלול ביוסינתטי במיקרובים

מסלול הביוסינתזה L-threonine במיקרואורגניזמים כמו חיידקים מורכב מחמישה צעדים מנותזים אנזים שונים. המצע המתחיל, כפי שנדון, הוא אספרטט, המוזחן על ידי אנזים אספרטט קינאז תלוי ATP.

תגובה זו מייצרת את המטבוליט L-aspartyl phosphate (L-aspartyl-P) המשמש מצע לאנזים aspartyl semialdehyde dehydrogenase, אשר מזרז את ההמרה שלו לאספרטיל סמיאלדהיד באופן תלוי NADPH.

ניתן להשתמש באספרטיל סמיאלדהיד הן לביוסינתזה של ל-ליזין והן לביוסינתזה של ל-תראונין; במקרה זה, המולקולה משמשת על ידי אנזים הומוזרין דהידרוגנז תלוי-NADPH לייצור L-homoserine.

L-homoserine הוא זרחן לפוספט L-homoserine (L-homoserine-P) על ידי הומוסרין-תלויים ATP ותוצר התגובה האמור, בתורו, הוא מצע לסינתז האנזים טרונין, המסוגל לסנתז את ה- Threonine.

ניתן לסנתז את L-methionine מה- L-homoserine המיוצר בשלב הקודם, ולכן הוא מייצג מסלול "תחרותי" לסינתזה של L-Threonine.

הטרונין L המסונתז בדרך זו יכול לשמש לסינתזת חלבון או להשתמש בו גם במורד הזרם לסינתזה של גליצין ו- L-leucine, שתי חומצות אמינו הרלוונטיות גם מבחינת החלבון.

תַקָנָה

חשוב להדגיש כי שלושה מחמשת האנזימים המשתתפים בביוסינתזה של L-Threonine בחיידקים מוסדרים על ידי תוצר התגובה באמצעות משוב שלילי. אלה הם אספרטט קינאז, הומוסרין דהידרוגנאז והומוסרין קינאז.

יתר על כן, הסדרת מסלול ביו-סינטטי זה תלויה גם בדרישות התאיות של המוצרים הביוסינתטיים האחרים הקשורים אליו, שכן היווצרות L-lysine, L-methionine, L-isoleucine ו- glycine תלויה במסלול הייצור של L-Threonine.

הַשׁפָּלָה

ניתן להפחית את תראונין על ידי שני דרכים שונות לייצור פירובט או סוקסיניל-CoA. האחרון הוא התוצר החשוב ביותר של קטבוליזם תראונין בבני אדם.

מטבוליזם של תראונין מתרחש בעיקר בכבד, אך הלבלב, אם כי במידה פחותה, משתתף גם הוא בתהליך זה. מסלול זה מתחיל בהובלת חומצת האמינו על פני קרום הפלזמה של הפטוציטים באמצעות הובלות ספציפיות.

ייצור פירובט מתראונין

ההמרה של הטרונין לפירובאט מתרחשת בזכות הפיכתו לגליצין, המתרחשת בשני צעדים קטליטיים המתחילים בהיווצרות 2-אמינו-3-קטובירטאט מתראונין ועל ידי פעולת האנזים תראונין דה-הידרוגנז.

אצל בני אדם, מסלול זה מייצג רק בין 10 ל- 30% מהקטבוליזם התראונין, עם זאת, חשיבותו היא יחסית לאורגניזם שנחשב שכן, אצל יונקים אחרים, למשל, זה הרבה יותר רלוונטי מבחינה קטבולית. מדבר.

ייצור סוקסיניל-CoA מתראונין

בדומה למתיונין, וואלין ואיזולוצין, אטומי הפחמן של תראונין משמשים גם לייצור סוקוניל-CoA. תהליך זה מתחיל בהמרה של חומצת האמינו לא-קטובוטיראט, המשמש לאחר מכן כמצע עבור האנזים α-keto dehydrogenase כדי להניב פרופיוניל-CoA.

הפיכתו של הטרונין ל- a-ketobutyrate מנותזת על ידי האנזים תראונין dehydratase, שמשמעו אובדן של מולקולת מים (H2O) ואחרת של יון אמוניום (NH4 +).

פרופיוניל-CoA מנוזל בקרבוקסילציה למתילמלוניל-CoA באמצעות תגובה דו-שלבית המחייבת כניסה של אטום פחמן בצורה של ביקרבונט (HCO3-). מוצר זה משמש מצע לתלות מתיל-מלוניל-CoA מוטאז-קו-אנזים B12, אשר "מממר" את המולקולה לייצור succinyl-CoA.

מוצרים קטבוליים אחרים

בנוסף, ניתן להשתמש בשלד הפחמן של תראונין באופן קטבולי לייצור אצטיל-CoA, שיש לו גם השלכות חשובות מנקודת המבט האנרגטית בתאי הגוף.

באורגניזמים מסוימים התראונין מתפקד גם כמצע עבור כמה מסלולי ביו-סינתטיים כמו איזולוצין, למשל. במקרה זה, באמצעות 5 שלבים קטליטיים, ניתן לכוון את α-ketobutyrate הנגרם מקטבוליזם של תרעונין לכיוון היווצרות איזולוצין.

מזונות עשירים בתראונין

למרות שרוב המזונות העשירים בחלבון מכילים אחוז מסוים מכל חומצות האמינו, ביצים, חלב, פולי סויה וג'לטין נמצאו עשירים במיוחד בחומצה האמינית טרונין.

התרונין נמצא גם בבשר של בעלי חיים כמו עוף, חזיר, ארנב, כבש, וסוגים שונים של עופות. במזונות שמקורם בצמח, הוא שופע בכרובים, בצל, שום, מנגולד וחצילים.

הוא נמצא גם באורז, תירס, סובין חיטה, גרגירי קטניות, ובפירות רבים כמו תותים, בננות, ענבים, אננס, שזיפים ואגוזים עשירים בחלבון כמו אגוזי מלך או פיסטוקים, בין היתר.

היתרונות מצריכתו

על פי ועדת המומחים של ארגון הבריאות העולמי למזון וחקלאות (WHO, FAO), הדרישה היומית של הטרונין לאדם בוגר ממוצע עומדת על כ- 7 מ"ג לק"ג משקל גוף, אשר אמור להיות נרכש ממזון שנטבע בתזונה.

נתונים אלו נגזרים מנתונים ניסויים שהתקבלו ממחקרים שנערכו עם גברים ונשים, כאשר כמות זו של טרונין מספיקה בכדי להשיג איזון חנקן חיובי בתאי הגוף.

עם זאת, מחקרים שנערכו עם ילדים בין 6 חודשים לגיל שנה, הראו כי עבור אלה הדרישות המינימליות ל- L-Threonine הן בין 50 ל- 60 מ"ג לק"ג משקל ליום.

בין היתרונות העיקריים של צריכת תוספי תזונה או תרופות עם ניסוחים מיוחדים העשירים ב-תראונין, ניתן למנות את הטיפול בטרשת עורקים אמיוטרופית או מחלת לו גרי.

ההיצע הנוסף של תראונין מעדיף את ספיגת החומרים המזינים במעי ותורם גם לשיפור תפקודי הכבד. זה חשוב גם להובלת קבוצות פוספטים דרך תאים.

הפרעות לקויות

בילדים צעירים ישנם פגמים מולדים במטבוליזם של תראונין הגורמים לפיגור גדילה והפרעות מטבוליות קשורות אחרות.

ליקויים בחומצה אמינית זו נקשרו לכישלונות מסוימים בעלייה במשקל התינוקות, בנוסף לפתולוגיות אחרות הקשורות לחוסר שמירת החנקן ואובדן השתן.

בני אדם בדיאטות דלות בתראונין עשויים להיות מועדים יותר לכבד שומני ולחלק מזיהומי מעיים הקשורים לחומצה אמינית זו.

הפניות

1. Barret, G., and Elmore, D. (2004). חומצות אמינו ופפטידים. קיימברידג ': הוצאת אוניברסיטת קיימברידג'.
2. Borgonha, S., Regan, MM, Oh, SH, Condon, M., & Young, VR (2002). דרישת התראונין של מבוגרים בריאים, הנגזרת בטכניקת איזון של חומצות אמינו אינדיקטור 24 שעות. כתב העת האמריקאי לתזונה קלינית, 75 (4), 698–704.
3. ברדפורד, ה. (1931). ההיסטוריה של גילוי חומצות האמינו. ב. סקירה של חומצות אמינו שתוארה מאז 1931 כמרכיבי חלבונים ילידים. התקדמות בכימיה של חלבונים, 81–171.
4. Champe, P., & Harvey, R. (2003). חומצות אמינו חומצות אמינו. בסקירות המאוירות של ליפינקוט: ביוכימיה (מהדורה שלישית, עמ '1–12). ליפינקוט.
5. דה לנגה, CFM, גיליס, א.מ. וסימפסון, ג'יי.ג'יי (2001). ההשפעה של צריכת הטרונין על תמצית חלבון בגוף כולו וניצול הטרונין בגידול חזירים הניזונים מתזונה מטוהרת. Journal of Science Science, 79, 3087–3095.
6. אדלמן, א., בלומנטל, ד., וקרבס, א '(1987). חלבונים סרין / טרונין קינאזות. Annu. הכומר, 56, 567–613.
7. אדסאל, ג '(1960). חומצות אמינו, חלבונים וביוכימיה סרטנית (כרך 241). לונדון: Academic Press, Inc.
8. House, JD, Hall, BN, & Brosnan, JT (2001). מטבוליזם של תראונין בהפטוציטים של חולדה מבודדת. כתב העת האמריקאי לפיזיולוגיה - אנדוקרינולוגיה ומטבוליזם, 281, 1300–1307.
9. הדסון, ב '(1992). ביוכימיה של חלבוני מזון. שפרינגר-מדע + מדיה עסקית, BV
10. קפלן, מ 'ופלבין, מ' (1965). תריסון ביוסינתזה. על המסלול בפטריות ובקטריות והמנגנון של תגובת האיזומריזציה. כתב העת לכימיה ביולוגית, 240 (10), 3928–3933.
11. Kidd, M., & Kerr, B. (1996). L-Threonine עבור עופות: סקירה. Applied Poultry Science, Inc., 358-367.
12. Pratt, E., Snyderman, S., Cheung, M., Norton, P., & Holt, E. (1954). דרישת הטרונין של התינוק הרגיל. כתב העת לתזונה, 10 (56), 231–251.
13. Rigo, J., and Senterre, J. (1980). צריכת טרונין אופטימאלית לתינוקות מוקדמות המונעות על תזונה אוראלית או parenteral. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition, 4 (1), 15–17.
14. Shyh-Chang, N., Locasale, JW, Lyssiotis, CA, Zheng, Y., Teo, RY, Ratanasirintrawoot, S., … Cantley, LC (2013). השפעת מטבוליזם של טרונין על מתילציה של S- אדנוזיל-מתונין. מדע, 339, 222–226.
15. Vickery, HB, & Schmidt, CLA (1931). ההיסטוריה של גילוי חומצות האמינו. ביקורות כימיות, 9 (2), 169-318.
16. Web MD. (ד '). הוחזר ב- 10 בספטמבר 2019 מ- www.webmd.com/vitamins/ai/ingredientmono-1083/threonine
17. Wormser, EH, & Pardee, AB (1958). ויסות ביוסינתזה של תראונין באשריצ'יה קולי. ארכיונים לביוכימיה וביו-פיזיקה, 78 (2), 416–432.
18. Xunyan, X., Quinn, P., & Xiaoyuan, X. (2012). שער מחקר. הוחזר ב- 10 בספטמבר 2019 מ- www.researchgate.net/figure/The- ביוסינתזה- שביל- מ--L- Threonine- The-pathway-consists-of-fi-ve-enzymatic-steps_fig1_232320671