טריפטופן: מאפיינים, מבנה, פונקציות, יתרונות - ביולוגיה - 2025

טריפטופן (TRP, W) הוא חומצת אמינו המסווגת בתוך הקבוצה של חומצות אמינו חיוניות כי הגוף האנושי לא יכול לסנתז חייב להשיג אותו דרך תזונה.

ישנם מזונות כמו חלב ונגזרותיו, בשרים, ביצים וכמה דגני בוקר כמו קינואה וסויה מכילים חומצות אמינו חיוניות, ולכן הם מקור חשוב ל טריפטופן.

מבנה כימי של חומצת האמינו טריפטופן (מקור: Clavecin באמצעות Wikimedia Commons)

יותר מ -300 חומצות אמינו שונות ידועות בטבע ומתוכם 22 בלבד מהווים את היחידות המונומריות של חלבונים תאיים. בין האחרונים, 9 הם חומצות אמינו חיוניות, כולל טריפטופן, עם זאת, המהות של כל אחת שונה מזן אחד למשנהו.

לטריפטופן תפקידים שונים, כולל השתתפותו בסינתזת חלבון, בסינתזה של סרוטונין, שהוא vasoconstrictor ונוירוטרנסמיטור רב עוצמה, של מלטונין ובסינתזה של הקופקטור NAD.

בממלכת הצומח, טריפטופן הוא מבשר בסיסי של הורמון הצמח אוקסין (חומצה אינדול-3-אצטית). זה יכול להיות מסונתז על ידי כמה חיידקים כמו E. coli מכוריזאט, המיוצר מכמה נגזרות גליקוליטיות כמו פוספינולפירובאט ואריתרוז-4-פוספט.

השפלה שלו ביונקים מתרחשת בכבד, שם היא משמשת לסינתזה של אצטיל קו-אנזים A (אצטיל-CoA), ומסיבה זו היא מתוארת כחומצה אמינית הנקראת גלוקוגנית, מכיוון שהיא יכולה להיכנס למחזור היווצרות הגלוקוז.

דווח על מחקרים שונים עם תוצאות שנויות במחלוקת הקשורות לשימוש בטריפטופן כתוסף תזונה לטיפול בכמה פתולוגיות כמו דיכאון וכמה הפרעות שינה בין היתר.

ישנן כמה מחלות הקשורות למומים מולדים בחילוף חומרים אמיניים. במקרה של טריפטופן, ניתן לכנות את מחלת הרטנופ, עקב מחסור בטריפטופן-2,3-מונוקסיגנאז, מחלה תורשתית רצסיבית המאופיינת בפיגור שכלי והפרעות עור דמויי פלגרה.

מאפיינים

יחד עם פנילאלנין וטירוזין, טריפטופן הוא בקבוצה של חומצות אמיניות ארומטיות והידרופוביות.

עם זאת, טריפטופן מאופיין בכך שהיא חומצת אמינו מעט הידרופובית מכיוון ששרשרת הצד הארומטית שלה, שיש לה קבוצות קוטביות, מחליש את ההידרופוביות הזו.

מכיוון שיש להם טבעות מצומדות, יש להם ספיגה חזקה של אור באזור הספקטרום הסמוך לאולטרה סגול ומאפיין זה משמש לעיתים קרובות לניתוח מבני של חלבונים.

היא סופגת אור אולטרה סגול (בין 250 ל 290 ננומטר) ועל אף שחומצת אמינו זו אינה שופעת במיוחד במבנה מרבית החלבונים בגוף האדם, נוכחותה מייצגת תרומה חשובה לכושר הספיגה של האור בתוך אזור 280 ננומטר של מרבית החלבונים.

דרישות טריפטופן יומיות שונות עם הגיל. אצל תינוקות שבין 4 ל 6 חודשים הדרישה הממוצעת היא כ 17 מ"ג לק"ג משקל ליום; אצל ילדים מגיל 10 עד 12 שנים זה 3.3 מ"ג לק"ג משקל ליום ואצל מבוגרים זה 3.5 מ"ג לק"ג משקל ליום.

טריפטופן נספג דרך המעיים ומהווה חומצה אמינית קטוגנית וגלוקוגנית בו זמנית.

מכיוון שזהו מבשר לסרוטונין, נוירוטרנסמיטור חשוב, על טריפטופן להגיע למערכת העצבים המרכזית (CNS) ולצורך זה עליו לעבור את מחסום הדם-מוח, שעבורו קיים מנגנון תובלה פעיל.

מִבְנֶה

לטריפטופן נוסחה מולקולרית C11H12N2O2 ולחומצה אמינית חיונית זו יש שרשרת צדדית ארומטית.

כמו כל חומצות האמינו, לטריפטופן יש אטום פחמן α המחובר לקבוצת אמינו (NH2), אטום מימן (H), קבוצת קרבוקסיל (COOH) ושרשרת צדדית (R) הנוצרת על ידי מבנה הטרוציקלי, קבוצת האינדיאול.

שמו הכימי הוא חומצה 2-אמינו-3-אינדוליל פרופוניאנית, יש לו מסה מולקולרית של 204.23 גרם / מול. המסיסות שלו ב 20 מעלות צלזיוס היא 1.06 גרם במאה גרם מים ויש לה צפיפות של 1.34 גרם / ס"מ.

מאפיינים

בבני אדם, טריפטופן משמש לסינתזת חלבון והוא חיוני ליצירת סרוטונין (5-הידרוקסי-טריפטמין), vasoconstrictor חזק, ממריץ התכווצות שרירים חלקים (בעיקר במעי הדק) ומעביר עצבי המסוגל ליצור גירוי פסיכי, להילחם בדיכאון ולווסת חרדה.

טריפטופן הוא מבשר בסינתזה של מלטונין ולכן יש לו השלכות על מחזורי ערות השינה.

חומצת אמינו אמרית משמשת כמבשר באחד משלושת המסלולים ליצירת הקופקטור NAD, קופקטור חשוב מאוד המשתתף במגוון גדול של תגובות אנזימטיות הקשורות לאירועים להפחתת חמצון.

טריפטופן וחלק מקודמיו משמשים ליצירת הורמון צמח הנקרא אוקסין (אינדול 3-חומצה אצטית). אוקסינים הם הורמונים מהצומח המווסתים צמיחה, התפתחות, ופונקציות פיזיולוגיות רבות אחרות של צמחים.

ביוסינתזה

באורגניזמים המסוגלים לסנתז אותה, שלד הפחמן של טריפטופן נגזר מפוספואנולפירובט ואריתרוז-4-פוספט. אלה, בתורם, נוצרים מחומר ביניים של מחזור הקרבס: אוקסלואצטט.

פוספואנולפירובאט ואריתרוז-4-פוספט משמשים לסינתזה של כורמיסט במסלול אנזימטי בן שבעה שלבים. פוספואנולפירובאט (PEP) הוא תוצר של גליקוליזה ואריטרוז-4-פוספט של מסלול הפוספוז.

איך נראית מסלול הסינתזה של כוריזאט?

השלב הראשון בסינתזת הכוריסומט הוא כריכת PEP עם אריתרוז-4-פוספט ליצירת 2-קטו-3-deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-phosphate (DAHP).

תגובה זו מנותזת על ידי האנזים 2-קטו-3-deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-phosphate (DAHP synthase), המונע על ידי הכורמיסט.

התגובה השנייה כוללת מחזור של DAHP על ידי dehydroquinate synthase, אנזים הדורש את הקופקטור NAD, המופחת במהלך תגובה זו; כתוצאה מכך מיוצר 5-דה-הידרוקינייט.

השלב השלישי במסלול זה כולל חיסול מולקולת מים מ- 5-dehydroquinate, תגובה המנותזת על ידי האנזים dehydroquinate dehydratase, שהתוצר הסופי שלו תואם שיקימט 5-dehydro.

קבוצת הקטו של מולקולה זו מצטמצמת לקבוצה הידרוקסילית וכתוצאה מכך נוצרת שקימיט. האנזים המזרז תגובה זו הוא dehydrogenase שקלימטי תלוי ב- NADPH.

השלב החמישי של המסלול כולל היווצרות של שקימת 5-פוספט וצריכה של מולקולת ATP על ידי פעולה של אנזים המכונה "שקימט קינזה", האחראי לפוספורילציה של שקימת במצב 5.

לאחר מכן, מסיקמת 5-פוספט shikimate ועל ידי פעולה של 3-enolpyruvyl shikimate-5-phosphate synthase, נוצר 3-enolpyruvyl Shikimate 5-phosphate. האנזים שהוזכר מקדם את העקירה של קבוצת הפוספוריל של מולקולה שני של PEP על ידי קבוצת ההידרוקסיל של הפחמן במצב 5 של 5-פוספט השיקימטי.

התגובה השביעית והאחרונה מנותזת על ידי סינתזת chorismate, המסלקת פוספט מ 3-enolpyruvyl shikimate 5-phosphate וממירה אותו לכוריזציה.

בפטרת N. crassa, מתחם אנזים רב-פונקציונלי יחיד מזרז חמש משבע התגובות במסלול זה, ושלושה אנזימים נוספים מתווספים למתחם זה שבסופו של דבר מייצרים טריפטופן.

סינתזה של טריפטופן בחיידקים

ב- E. coli, הפיכת הכוריזמט לטריפטופן כוללת מסלול עם חמישה צעדים אנזימטיים נוספים:

ראשית, האנזים אנתרנילאט סינתז ממיר את הכוריזמט לאנתרנילאט. מולקולת גלוטמין משתתפת בתגובה זו, התורמת את קבוצת האמינו הנקשרת לטבעת האינול של טריפטופן ומוסבת לגלוטמט.

השלב השני מזרז את אנתרנילאט זרחן טרנספראז. בתגובה זו, מתרחשת מולקולת פירופוספט מ 5-זרחן-1-פירופוספט (PRPP), מטבוליט עשיר באנרגיה ונוצר N- (5′-פוספוריבוסיל) -אנתרילילאט.

התגובה השלישית במסלול זה של סינתזת טריפטופן כוללת השתתפות של האנזים פוספוריבוסיל-אנתרנילאט איזומרז. כאן נפתחת טבעת הפוראן של ה- N- (5′-phosphoribosyl) -anthranilate ו- 1- (o-carboxyphenylamino) -1-deoxyribulose 5-phosphate נוצר על ידי טאוטומריזציה.

מאוחר יותר נוצר פוספט אינדול-3-גליצרול, בתגובה המנותזת על ידי סינתזת אינדול-3-גליצרול פוספט, שם משתחררים מולקולת CO2 ומולקולת H2O ומשחזרת 1- (o-carboxyphenylamino) -1. deoxyribulose 5-phosphate.

התגובה האחרונה של מסלול זה מסתיימת בהיווצרות טריפטופן כאשר טריפטופן סינתזה מזרז את התגובה של פוספט אינדול-3-גליצרול עם מולקולה של PLP (פוסידוקסל פוספט) ועוד של סרין, ומשחרר את הגלצרלדהיד 3-פוספט ויוצר טריפטופן.

הַשׁפָּלָה

אצל יונקים טריפטופן מתפרק לאצטיל-CoA בכבד במסלול הכולל שנים-עשר צעדים אנזימטיים: שמונה להגיע ל- α-ketoadipate ו -4 נוספים להמרת α-ketoadipate לאצטיל קו-אנזים A.

סדר ההשפלה ל- α-ketoadipate הוא:

Tryptophan → N-formyl quinurenine → Quinurenine → 3-hydroxy Quinurenine → 3-hydroxy-anthranilate → ε-semialdehyde 2-amino-3-carboxy muconic → ε-semialdehyde α-amino muconic → 2-amino muconate → α-ketoadipate.

האנזימים המזרזים את התגובות הללו בהתאמה הם:

טריפטופן 2-3-דיוקסיגנאז, קינורנין פורממידז, מונוקסיגנזה תלויי NADPH, קינורינאז, 3-הידרוקסי-אנתרנילאט אוקסינאז, דקארבוקסילאז, NAD תלוי ε-semialdehyde α-aminonuconic dehydrogenase ו- α-amino muconate reductase תלוי ב- NADPH.

ברגע שנוצר α-ketoadipate, גלוטאריל-CoA נוצר על ידי דקבוקסילציה חמצונית. זה, על ידי ß-חמצון, יוצר גלוטקוניל-קואא שמאבד אטום פחמן בצורה של ביקרבונט (HCO3-), משיג מולקולת מים ומסתיים כקרוטוניל-CoA.

Crotonyl-CoA, גם על ידי ß-oxidation, מניב אצטיל-CoA. אצטיל-CoA כזה יכול לעקוב אחר מספר דרכים, ובייחוד גלוקונאוגנזה, ליצירת גלוקוז, ומחזור קרבס, ליצירת ATP, לפי הצורך.

עם זאת, מולקולה זו יכולה להיות מכוונת גם ליצירת גופי קטון, שיכולים סוף סוף לשמש כמקור אנרגיה.

מזונות עשירים בטריפטופן

בשר אדום באופן כללי, עוף ודגים (דגים שמנוניים במיוחד כמו סלמון וטונה) עשירים במיוחד בטריפטופן. חלב ונגזרותיו, ביצים, ובמיוחד החלמון, הם גם מאכלים בעלי תכולת טריפטופן.

מזונות אחרים המשמשים כמקור טבעי לחומצה אמינית זו הם:

- פירות יבשים כמו אגוזי מלך, שקדים, פיסטוקים וקשיו, בין היתר.

- דגני אורז.

- דגנים יבשים כמו שעועית, עדשים, גרגירי חומוס, פולי סויה, קינואה וכו '.

- שמרי בירה ופולים טריים, בננות וכוכבניות, אננס או אננס, אבוקדו, שזיפים, גרגיר ים, ברוקולי, תרד ושוקולד.

היתרונות מצריכתו

צריכת טריפטופן חיונית לחלוטין לסינתזה של כל אותם חלבונים הכוללים אותו במבנהו ובאמצעות תפקידיו השונים היא מאפשרת לווסת מחזורי מצב רוח, שינה ועירות ומגוון גדול של תהליכים ביוכימיים בהם NAD משתתפת. .

בנוסף להשפעות הידועות על מצב הרוח, סרוטונין (שמקורו בטריפטופן) מעורב בתפקודים קוגניטיביים מרובים הקשורים ללמידה וזיכרון, אשר לפיכך קשורים גם לטריפטופן.

ישנם נתונים המראים את הקשר בין מצב רוח, סרוטונין וציר המעי העיכול כמערכת של השפעות דו כיווניות בין המרכזים הרגשיים והקוגניטיביים של המוח לבין התפקוד ההיקפי של מערכת העיכול.

השימוש בו כתוסף תזונה לטיפול בהפרעות מסוימות, במיוחד אלה הקשורים למערכת העצבים המרכזית, היה שנוי במחלוקת מכיוון שההובלה התחרותית שלו עם חומצות האמינו הנייטרליות בשפע הרבה יותר מקשה על עלייה משמעותית ומתמשכת ב טריפטופן לאחר מתן דרך הפה.

למרות המחלוקות הללו, השימוש בו הוצג ככלי עזר ב:

- טיפול בכאב

- הפרעות שינה

- טיפול בדיכאון

- טיפול במאניה

- תיאבון מופחת

הפרעות לקויות

חיסול טריפטופן מרכזי או מחסורו קשורים לדיכאון, אי ספיקת קשב, ליקוי בזיכרון, הפרעות שינה וחרדות.

בחולים בדיכאון ובאובדנות נמצאו שינויים בריכוז הטריפטופן בדם ובנוזל השדרתי. כמו כן, חלק מהמטופלים עם אנורקסיה נרבוזה מראים רמות סרפט נמוכות של טריפטופן.

חלק מהחולים הפוליאוריים, המאבדים ויטמין B6 ואבץ, מציגים לעתים קרובות פוביות וחרדות ומשתפרים עם תוספי תזונה עשירים בטריפטופן.

תסמונת הקרצינואיד מאופיינת בנוכחות גידולי מעי דק הגורמים לשלשול, מחלות כלי דם וסטרונכוקונסטריקציה וקשורה למחסור של ניאצין וטריפטופן

פלגרה היא מצב פתולוגי שמלווה בשלשול, דמנציה, דרמטיטיס ויכול לגרום למוות, זה מטופל גם בתוספי תזונה של ניאצין וטריפטופן.

מחלת הרטנופ נוגעת, בין השאר, לפגם בחילוף החומרים של כמה חומצות אמינו, כולל טריפטופן.

במקרה של מחסור באנזים tryptophan-2,3-monooxygenase, מדובר במחלה תורשתית רצסיבית המאופיינת בפיגור שכלי ובהפרעות עור דמויי פלגרה.

הפניות

1. Halvorsen, K., and Halvorsen, S. (1963). מחלת הרטנופ. ילדים, 31 (1), 29-38.
2. Hood, SD, Bell, CJ, Argyropoulos, SV, & Nutt, DJ (2016). אל תיבהל. מדריך להידלדלות הטריפטופן עם פרובוקציות חרדה ספציפיות להפרעות. כתב העת לפסיכופארמקולוגיה, 30 (11), 1137-1140.
3. Jenkins, TA, Nguyen, JC, Polglaze, KE, & Bertrand, PP (2016). השפעת טריפטופן וסרוטונין על מצב הרוח והקוגניציה עם תפקיד אפשרי של ציר המעי-מוח. תזונה, 8 (1), 56.
4. קיי, WH, Barbarich, NC, Putnam, K., Gendall, KA, Fernstrom, J., Fernstrom, M., … & Kishore, A. (2003). השפעות חרדה של דלדול טריפטופן חריף באנורקסיה נרבוזה. כתב העת הבינלאומי להפרעות אכילה, 33 (3), 257-267.
5. מוריי, RK, Granner, DK, Mayes, P., & Rodwell, V. (2009). הביוכימיה המאוירת של הרפר. 28 (עמ '588). ניו יורק: מקגרו היל.
6. נלסון, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). עקרונות הלינגר של הביוכימיה. מקמילן.