TRYPTOPHAN: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG, LỢI ÍCH - SINH HỌC - 2026

Các tryptophan (TRP, W) là một acid amin được phân loại trong nhóm các axit amin thiết yếu vì cơ thể con người không thể tổng hợp và phải có được nó thông qua chế độ ăn uống.

Một số thực phẩm như sữa và các dẫn xuất của nó, thịt, trứng và một số loại ngũ cốc như quinoa và đậu nành có chứa các axit amin thiết yếu và do đó, là một nguồn tryptophan quan trọng.

Cấu trúc hóa học của axit amin Tryptophan (Nguồn: Clavecin qua Wikimedia Commons)

Hơn 300 axit amin khác nhau đã được biết đến trong tự nhiên và trong số này chỉ có 22 loại tạo nên đơn vị đơn phân của protein tế bào. Trong số các axit amin thứ hai, 9 là các axit amin thiết yếu, bao gồm tryptophan, tuy nhiên, tính chất thiết yếu của mỗi loại là khác nhau giữa loài này với loài khác.

Tryptophan có nhiều chức năng khác nhau, bao gồm tham gia vào quá trình tổng hợp protein, tổng hợp serotonin, là chất co mạch mạnh và dẫn truyền thần kinh, của melatonin và tổng hợp cofactor NAD.

Trong giới thực vật, tryptophan là tiền chất cơ bản của hormone thực vật auxin (axit indole-3-acetic). Nó có thể được tổng hợp bởi một số vi khuẩn như E. coli từ chorismate, được sản xuất từ ​​một số dẫn xuất glycolytic như phosphoenolpyruvate và erythrose-4-phosphate.

Sự thoái hóa của nó ở động vật có vú xảy ra ở gan, nơi nó được sử dụng để tổng hợp acetyl coenzyme A (acetyl-CoA), và vì lý do này, nó được mô tả như một axit amin gọi là glucogenic, vì nó có thể tham gia vào chu trình hình thành glucose.

Một số nghiên cứu đã được báo cáo với kết quả gây tranh cãi liên quan đến việc sử dụng tryptophan như một chất bổ sung chế độ ăn uống để điều trị một số bệnh lý như trầm cảm và một số rối loạn giấc ngủ trong số những người khác.

Mắc một số bệnh liên quan đến dị tật bẩm sinh về chuyển hóa axit amin. Trong trường hợp của tryptophan, bệnh Hartnup có thể được đặt tên, do thiếu hụt tryptophan-2,3-monooxygenase, một bệnh di truyền lặn có đặc điểm là chậm phát triển trí tuệ và rối loạn da giống pellagra.

nét đặc trưng

Cùng với phenylalanin và tyrosin, tryptophan nằm trong nhóm axit amin thơm và kỵ nước.

Tuy nhiên, tryptophan được đặc trưng bởi là một axit amin hơi kỵ nước vì chuỗi bên thơm của nó, có các nhóm phân cực, làm giảm tính kỵ nước này.

Vì chúng có các vòng liên hợp nên chúng có khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh trong vùng quang phổ gần tia cực tím và đặc tính này thường được sử dụng để phân tích cấu trúc của protein.

Nó hấp thụ ánh sáng cực tím (từ 250 đến 290 nm) và, mặc dù axit amin này không có nhiều trong cấu trúc của hầu hết các protein trong cơ thể con người, sự hiện diện của nó thể hiện một đóng góp quan trọng vào khả năng hấp thụ ánh sáng trong Vùng 280 nm của hầu hết các protein.

Nhu cầu tryptophan hàng ngày thay đổi theo độ tuổi. Ở trẻ sơ sinh từ 4 đến 6 tháng, nhu cầu trung bình là khoảng 17 mg cho mỗi kg cân nặng mỗi ngày; ở trẻ em từ 10 đến 12 tuổi là 3,3 mg mỗi kg cân nặng mỗi ngày và ở người lớn là 3,5 mg cho mỗi kg cân nặng mỗi ngày.

Tryptophan được hấp thụ qua đường ruột, đồng thời là một axit amin ketogenic và glucogenic.

Vì nó là tiền chất của serotonin, một chất dẫn truyền thần kinh quan trọng, tryptophan phải đến được hệ thần kinh trung ương (CNS) và để làm được điều này, nó phải vượt qua hàng rào máu não, nơi có một cơ chế vận chuyển tích cực cụ thể.

Kết cấu

Tryptophan có công thức phân tử C11H12N2O2 và axit amin thiết yếu này có chuỗi bên thơm.

Giống như tất cả các axit amin, tryptophan có một nguyên tử cacbon α gắn với một nhóm amin (NH2), một nguyên tử hydro (H), một nhóm cacboxyl (COOH) và một chuỗi bên (R) được tạo thành bởi cấu trúc dị vòng, nhóm indole.

Tên hóa học của nó là axit propionic 2-amino-3-indolyl, nó có khối lượng phân tử là 204,23 g / mol. Độ hòa tan của nó ở 20 ° C là 1,06 g trong 100 g nước và nó có khối lượng riêng là 1,34 g / cm3.

Đặc trưng

Ở người, tryptophan được sử dụng để tổng hợp protein và cần thiết cho sự hình thành serotonin (5-hydroxytryptamine), một chất co mạch mạnh, chất kích thích co cơ trơn (đặc biệt là ở ruột non) và một chất dẫn truyền thần kinh có khả năng tạo ra kích thích tâm thần, chống trầm cảm và điều chỉnh lo lắng.

Tryptophan là tiền chất trong quá trình tổng hợp melatonin và do đó có ý nghĩa đối với chu kỳ ngủ-thức.

Axit amin nói trên được sử dụng làm tiền chất trong một trong ba con đường hình thành đồng yếu tố NAD, một đồng yếu tố rất quan trọng tham gia vào nhiều phản ứng enzym liên quan đến các sự kiện oxy hóa-khử.

Tryptophan và một số tiền chất của nó được sử dụng để hình thành một hormone thực vật được gọi là auxin (axit indole-3-acetic). Auxin là các hoocmôn thực vật có tác dụng điều chỉnh quá trình sinh trưởng, phát triển và nhiều chức năng sinh lý khác của cây.

Sinh tổng hợp

Ở các sinh vật có khả năng tổng hợp nó, bộ xương carbon của tryptophan có nguồn gốc từ phosphoenolpyruvate và erythrose-4-phosphate. Đến lượt nó, chúng được hình thành từ một chất trung gian của chu trình Krebs: oxaloacetate.

Phosphoenolpyruvate và erythrose-4-phosphate được sử dụng để tổng hợp chorismate theo con đường enzym bảy bước. Phosphoenolpyruvate (PEP) là sản phẩm của quá trình đường phân và erythrose-4-phosphate của con đường pentose phosphate.

Con đường tổng hợp của chorismate như thế nào?

Bước đầu tiên trong quá trình tổng hợp chorismate là sự gắn kết của PEP với erythrose-4-phosphate để tạo thành 2-keto-3-deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-phosphate (DAHP).

Phản ứng này được xúc tác bởi enzyme 2-keto-3-deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-phosphate synthase (DAHP synthase), bị ức chế bởi chorismate.

Phản ứng thứ hai liên quan đến quá trình chu kỳ hóa DAHP bằng dehydroquinate synthase, một loại enzyme yêu cầu đồng yếu tố NAD, bị khử trong phản ứng này; kết quả là 5-dehydroquinate được tạo ra.

Bước thứ ba trong lộ trình này liên quan đến việc loại bỏ phân tử nước khỏi 5-dehydroquinat, một phản ứng được xúc tác bởi enzym dehydroquinat khử nước, sản phẩm cuối cùng tương ứng với 5-dehydro shikimate.

Nhóm keto của phân tử này bị khử thành nhóm hydroxyl và do đó, shikimate được hình thành. Enzyme xúc tác phản ứng này là shikimate dehydrogenase phụ thuộc NADPH.

Bước thứ năm của lộ trình liên quan đến việc hình thành shikimate 5-phosphate và tiêu thụ một phân tử ATP nhờ tác động của một enzyme được gọi là shikimate kinase, chịu trách nhiệm cho sự phosphoryl hóa shikimate ở vị trí 5.

Sau đó, từ shikimate 5-phosphate và bằng tác dụng của 3-enolpyruvyl shikimate-5-phosphate synthase, 3-enolpyruvyl shikimate 5-phosphate được tạo ra. Enzyme được đề cập thúc đẩy sự dịch chuyển của nhóm phosphoryl của phân tử thứ hai của PEP bởi nhóm hydroxyl của carbon ở vị trí 5 của shikimate 5-phosphate.

Phản ứng thứ bảy và là phản ứng cuối cùng được xúc tác bởi chorismate synthase, loại bỏ photphat từ 3-enolpyruvyl shikimat 5-photphat và chuyển nó thành chorismat.

Ở nấm N. crassa, một phức hợp enzyme đa chức năng xúc tác năm trong số bảy phản ứng trong con đường này, và ba enzyme khác được thêm vào phức hợp này để tạo ra tryptophan.

Tổng hợp tryptophan trong vi khuẩn

Ở E. coli, quá trình biến đổi chorismate thành tryptophan bao gồm một con đường với năm bước enzym bổ sung:

Đầu tiên, enzyme anthranilate synthase chuyển đổi chorismate thành anthranilate. Một phân tử glutamine tham gia vào phản ứng này, tạo ra nhóm amin liên kết với vòng indole của tryptophan và được chuyển thành glutamate.

Bước thứ hai được xúc tác bởi anthranilate phosphoribosyl transferase. Trong phản ứng này, một phân tử pyrophosphat được thay thế từ 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphat (PRPP), một chất chuyển hóa giàu năng lượng, và N- (5′-phosphoribosyl) -anthranilate được hình thành.

Phản ứng thứ ba trong con đường tổng hợp tryptophan này có sự tham gia của enzyme phosphoribosyl-anthranilate isomerase. Tại đây vòng furan của N- (5'-phosphoribosyl) -anthranilate mở ra và 1- (o-carboxyphenylamino) -1-deoxyribulose 5-phosphate được hình thành bằng quá trình phản ứng hóa.

Sau đó, indole-3-glycerol phosphate được hình thành, trong một phản ứng được xúc tác bởi indole-3-glycerol phosphate synthase, nơi một phân tử CO2 và H2O được giải phóng và 1- (o-carboxyphenylamino) -1- được chu trình hóa. deoxyribulose 5-photphat.

Phản ứng cuối cùng của con đường này kết thúc tạo thành tryptophan khi tryptophan synthase xúc tác phản ứng của indole-3-glycerol phosphate với một phân tử PLP (pyridoxal phosphate) và một phân tử khác của serine, giải phóng glyceraldehyde 3-phosphate và tạo thành tryptophan.

suy thoái

Ở động vật có vú, tryptophan được phân hủy thành acetyl-CoA trong gan theo con đường bao gồm 12 bước enzym: 8 bước để đạt được α-ketoadipat và 4 bước nữa để chuyển đổi α-ketoadipat thành acetyl coenzyme A.

Thứ tự suy thoái thành α-ketoadipate là:

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

Enzim xúc tác các phản ứng này tương ứng là:

Tryptophan 2-3-dioxygenase, kinurenine formamidase, monooxygenase phụ thuộc NADPH, kinureninase, 3-hydroxy-anthranilate oxygenase, decarboxylase, NAD phụ thuộc ε-semialdehyde α-aminonuconic dehydrogenase và α-amino muconate reductase NADPH phụ thuộc.

Khi α-ketoadipate được tạo ra, glutaryl-CoA được hình thành bằng cách khử cacboxyl oxy hóa. Điều này, bằng cách oxy hóa ß, tạo thành Glutaconyl-CoA làm mất nguyên tử cacbon ở dạng bicacbonat (HCO3-), thu được một phân tử nước và kết thúc là crotonyl-CoA.

Crotonyl-CoA, cũng bằng cách oxy hóa ß, tạo ra acetyl-CoA. Acetyl-CoA như vậy có thể theo một số con đường, đặc biệt là quá trình tạo gluconeogenesis, để tạo thành glucose, và chu trình Krebs, để tạo thành ATP, khi cần thiết.

Tuy nhiên, phân tử này cũng có thể hướng tới sự hình thành các thể xeton, cuối cùng có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng.

Thực phẩm giàu tryptophan

Thịt đỏ nói chung, thịt gà và cá (đặc biệt là cá nhiều dầu như cá hồi và cá ngừ) đặc biệt giàu tryptophan. Sữa và các dẫn xuất của nó, trứng, đặc biệt là lòng đỏ, cũng là thực phẩm có hàm lượng tryptophan dồi dào.

Các loại thực phẩm khác đóng vai trò là nguồn tự nhiên của axit amin này là:

- Trái cây khô như quả óc chó, hạnh nhân, quả hồ trăn và hạt điều, trong số những loại khác.

- Gạo ngũ cốc.

- Các loại ngũ cốc khô như đậu, đậu lăng, đậu gà, đậu nành, hạt diêm mạch, v.v.

- Men bia và đậu tươi, chuối và chuối, dứa hoặc thơm, bơ, mận, cải xoong, bông cải xanh, rau bina và sô cô la.

Lợi ích của nó

Việc tiêu thụ tryptophan là hoàn toàn cần thiết để tổng hợp tất cả các protein bao gồm nó trong cấu trúc của nó và thông qua các chức năng khác nhau của nó, nó cho phép điều chỉnh tâm trạng, chu kỳ ngủ và thức cũng như một loạt các quá trình sinh hóa trong đó NAD tham gia. .

Ngoài những tác động đã biết đến tâm trạng, serotonin (có nguồn gốc từ tryptophan) có liên quan đến nhiều chức năng nhận thức liên quan đến học tập và trí nhớ, do đó cũng liên quan đến tryptophan.

Có những dữ liệu cho thấy mối quan hệ giữa tâm trạng, serotonin và trục tiêu hóa - não như một hệ thống ảnh hưởng hai chiều giữa trung tâm cảm xúc và nhận thức của não và chức năng ngoại vi của đường tiêu hóa.

Việc sử dụng nó như một chất bổ sung chế độ ăn uống để điều trị một số rối loạn, đặc biệt là những rối loạn liên quan đến hệ thần kinh trung ương, đã gây ra rất nhiều tranh cãi vì sự vận chuyển cạnh tranh của nó với các axit amin trung tính phong phú hơn khiến nó khó đạt được sự gia tăng đáng kể và bền vững trong tryptophan sau khi uống.

Bất chấp những tranh cãi này, việc sử dụng nó đã được công nhận như một chất bổ trợ trong:

- Điều trị đau

- Rối loạn giấc ngủ

- Điều trị trầm cảm

- Điều trị chứng cuồng

- giảm cảm giác thèm ăn

Rối loạn thiếu hụt

Sự đào thải hoặc thiếu hụt tryptophan trung tâm có liên quan đến trầm cảm, suy giảm khả năng chú ý, suy giảm trí nhớ, rối loạn giấc ngủ và lo lắng.

Ở những bệnh nhân trầm cảm và muốn tự tử, người ta đã tìm thấy những thay đổi về nồng độ tryptophan trong máu và trong dịch não tủy. Ngoài ra, một số bệnh nhân chán ăn tâm thần cho thấy nồng độ tryptophan trong huyết thanh thấp.

Một số bệnh nhân đa chứng, bị mất vitamin B6 và kẽm, thường xuyên có biểu hiện sợ hãi và lo lắng và cải thiện bằng cách bổ sung chế độ ăn uống giàu tryptophan.

Hội chứng carcinoid được đặc trưng bởi sự hiện diện của các khối u ruột non gây tiêu chảy, bệnh mạch máu và co thắt phế quản và liên quan đến sự thiếu hụt niacin và tryptophan

Pellagra là một tình trạng bệnh lý kèm theo tiêu chảy, sa sút trí tuệ, viêm da và có thể gây tử vong, bệnh này cũng được điều trị bằng cách bổ sung niacin và tryptophan.

Bệnh Hartnup, trong số một số điều, liên quan đến sự khiếm khuyết trong quá trình chuyển hóa của một số axit amin, bao gồm tryptophan.

Trong trường hợp thiếu hụt enzyme tryptophan-2,3-monooxygenase, đây là một bệnh di truyền lặn có đặc điểm là chậm phát triển trí tuệ và rối loạn da giống như bệnh pellagra.

Người giới thiệu

1. Halvorsen, K., & Halvorsen, S. (1963). Bệnh Hartnup. Nhi khoa, 31 (1), 29-38.
2. Máy hút mùi, SD, Bell, CJ, Argyropoulos, SV và Nutt, DJ (2016). Đừng hoảng sợ. Hướng dẫn cách làm cạn kiệt tryptophan với chứng rối loạn lo âu cụ thể. Tạp chí Psychopharmacology, 30 (11), 1137-1140.
3. Jenkins, TA, Nguyen, JC, Polglaze, KE, & Bertrand, PP (2016). Ảnh hưởng của tryptophan và serotonin đến tâm trạng và nhận thức với một vai trò có thể có của trục não bộ. Chất dinh dưỡng, 8 (1), 56.
4. Kaye, WH, Barbarich, NC, Putnam, K., Gendall, KA, Fernstrom, J., Fernstrom, M.,… & Kishore, A. (2003). Tác dụng giải lo âu do suy giảm tryptophan cấp tính ở người chán ăn tâm thần. Tạp chí Quốc tế về Rối loạn Ăn uống, 33 (3), 257-267.
5. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, P., & Rodwell, V. (2009). Hóa sinh minh họa của Harper. 28 (tr. 588). New York: McGraw-Hill.
6. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Các nguyên tắc của Lehninger về hóa sinh. Macmillan.