Реакция на триптофан: К сожалению, что-то пошло не так

Качественные реакции на аминокислоты, пептиды, белки

Аминокислоты можно обнаружить с помощью цветных реакций: нингидриновой, ксантопротеиновой, Фоля, Милона, биуретовой пробы и др. Эти реакции неспецифичны, т.к. основаны на обнаружении отдельных фрагментов в структуре аминокислот, которые могут встречаться и в других соединениях.

Нингидриновая реакция, цветная реакция, применяемая для качественного и количественного определения аминокислот, иминокислот и аминов. При нагревании в щелочной среде нингидрина (трикетогидринденгидрата, С₉Н_бО₄) с веществами, имеющими первичные аминогруппы (—NH₂), образуется продукт, который имеет устойчивую интенсивную сине-фиолетовую окраску с максимальным поглощением около 570 нм. Т. к. поглощение при этой длине волны линейно зависит от числа свободных аминогрупп, нингидриновая реакция послужила основой для их количественного определения методами колориметрии или спектрофотометрии. Эта реакция используется также для определения вторичных аминогрупп (>NH) в иминокислотах — пролине и оксипролине; в этом случае образуется продукт ярко-жёлтого цвета. Чувствительность — до 0,01%. Современный автоматический аминокислотный анализ проводят, сочетая ионообменное разделение аминокислот и количественное определение их с помощью нингидриновой реакции. При разделении смесей аминокислот методом бумажной хроматографии позволяет определять каждую аминокислоту в количестве не менее 2—5 мкг.

По интенсивности окраски можно судить о количестве аминокислот.

Эта реакция положительна не только со свободными аминокислотами, но и пептидами, белками и др.

Ксантопротеиновая реакция позволяет обнаружить ароматические аминокислоты (фенилаланин, тирозин, гистидин, триптофан), основана на реакции электрофильного замещения в ароматическом ядре (нитрование).

При действии концентрированной азотной кислоты, например, на тирозин образуется продукт, окрашенный в желтый цвет.

Реакция Фоля. Это реакция на цистеин и цистин. При щелочном гидролизе «слабосвязанная сера» в цистеине и цистине достаточно легко отщепляется, в результате чего образуется сероводород, который, реагируя со щелочью, дает сульфиды натрия или калия. При добавлении ацетата свинца(II) образуется осадок сульфида свинца(II) серо-черного цвета.

Описание опыта. В пробирку наливают 1 мл раствора цистина, прибавляют 0,5 мл 20%-го раствора гидроксида натрия. Смесь нагревают до кипения, а затем добавляют 0,5 мл раствора ацетата свинца(II). Наблюдается выпадение серо-черного осадка сульфида свинца(II):

Реакция Циммермана. Это реакция на аминокислоту глицин.

Описание опыта. К 2 мл 0,1%-го раствора глицина, доведенного добавлением 10%-го раствора щелочи до рН = 8, приливают 0,5 мл водного раствора о-фталевого диальдегида. Реакционная смесь начинает медленно окрашиваться в ярко-зеленый цвет. Через несколько минут выпадает зеленый осадок.

 

Реакция на триптофан. Триптофан, реагируя в кислой среде с альдегидами, образует окрашенные продукты конденсации. Например, с глиоксиловой кислотой (являющейся примесью к концентрированной уксусной кислоте) реакция протекает по уравнению:

По аналогичной схеме протекает и реакция триптофана с формальдегидом.

Реакция Сакагучи. Эта реакция на аминокислоту аргинин основана на взаимодействии аргинина с α-нафтолом в присутствии окислителя. Ее механизм еще полностью не выяснен. По-видимому, реакция осуществляется по следующему уравнению:

Поскольку производные хинониминов (в данном случае нафтохинона), у которых водород иминогруппы –NH– замещен на алкильный или арильный радикал, всегда окрашены в желто-красные тона, то, по-видимому, оранжево-красный цвет раствора при проведении реакции Сакагучи объясняется возникновением именно производного нафтохинонимина. Не исключена, однако, вероятность образования еще более сложного соединения за счет дальнейшего окисления оставшихся NH-групп аргининового остатка и бензольного ядра α-нафтола:

Описание опыта. В пробирку наливают 2 мл 0,01%-го раствора аргинина, затем добавляют 2 мл 10%-го раствора едкого натра и несколько капель 0,2% спиртового раствора α-нафтола. Содержимое пробирки хорошо перемешивают, приливают 0,5 мл раствора гипобромита и вновь перемешивают. Немедленно добавляют 1 мл 40%-го раствора мочевины для стабилизации быстро развивающегося оранжево-красного окрашивания.

Биуретовая реакция – используется как цветная реакция на белки. В щелочной среде в присутствии солей меди(II) они дают фиолетовое окрашивание. Окраска обусловлена образованием комплексного соединения меди(II), за счет пептидной группы -СО-NH- , которая характерна для белков. Свое название эта реакция получила от производного мочевины — биурета, который образуется при нагревании мочевины с отщеплением аммиака:

Кроме белков и биурета такое же окрашивание дают и другие соединения, содержащие -эту группу: амиды, имиды карбоновых кислот, а также соединения, содержащие в молекуле группы -CS-NH- или =CH-NH-. Также реакцию дают белки, некоторые аминокислоты, пептиды, биурет и средние пептоны.

Цвет комплекса, получаемый при биуретовой реакции с различными пептидами, несколько отличается и зависит от длины пептидной цепи. Пептиды с длиной цепи от четырех аминокислотных остатков и выше образуют красный комплекс, трипептиды – фиолетовый, а дипептиды – синий.

кетонная форма полипептида

енольная форма полипептида

При взаимодействии полипептида с Cu (OH)₂ образуется комплекс, строение которого можно показать так:

 

 

Узнать еще:

2. Частные реакции.

Частные качественные реакции позволяют обнаруживать в растворе аминокислоты из определенных групп (серусодержащие, циклические) или конкретные аминокислоты (цистеин, тирозин).

Реакции определения наличия аминокислот в растворах основаны на различных химических особенностях, свойственных тем или иным аминокислотам или группам аминокислот. Все эти качественные реакции можно разделить на несколько групп в зависимости от химических свойств, на которые они опираются:

• Реакции на индоловую группу (индольное кольцо)

• Реакции на тиоловую (сульфгидрильную, -SH) группу

• Реакции на фенолы

• Реакции на гуанидиновую группу

2.1. Реакции на аминокислоты, содержащие ароматические радикалы (фенилаланин, тирозин, триптофан).

Ксантопротеиновая реакция.

Тирозин, триптофан, фенилаланин при взаимодействии с концентрированной азотной кислотой образуют нитропроизводные, имеющие желтую окраску. В щелочной среде эти нитропроизводные дают соли, окрашенные в оранжевый цвет.

К исследуемому раствору прибавляют несколько капель концентрированной азотной кислоты и осторожно нагревают. При наличии в растворе ароматических аминокислот (или содержащих их белков) появляется желтое окрашивание.

Реакция Адамкевича-Гопкинса-Коля (Шульца — Распайля) на триптофан (реакция на индоловую группу). Триптофан реагирует в кислой среде с альдегидами, образуя окрашенные продукты конденсации. Реакция протекает за счет взаимодействия индольного кольца триптофана с альдегидом. Известно, что из глиоксиловой кислоты в присутствии серной кислоты образуется формальдегид:

Растворы, содержащие триптофан, в присутствии глиоксиловой и серной кислот дают красно-фиолетовое окрашивание. Качественная реакция Адамкевича-Гопкинса-Коля может проводиться двумя основными способами.

1. Исследуемый раствор смешивают с равным объемом глиоксиловой кислоты и к смеси небольшими порциями прибавляют концентрированную серную кислоту (объем, приблизительно равный объему смеси), охлаждая пробирку после приливания очередной порции. Полученную смесь оставляют на 10 мин при комнатной температуре, после чего ставят на 5 мин в кипящую водяную баню. Наблюдается образование сине-фиолетового окрашивания.

2. Глиоксиловая кислота всегда присутствует в небольшом количестве в ледяной уксусной кислоте. Поэтому реакцию можно проводить, используя уксусную кислоту. При этом к исследуемому раствору добавляют равный объем ледяной (концентрированной) уксусной кислоты и осторожно нагревают до растворения осадка. После охлаждения к смеси осторожно по стенке (во избежание смешивания жидкостей) добавляют объем концентрированной серной кислоты, равный добавленному объему глиоксиловой кислоты. Через 5-10 минут на границе раздела двух слоев наблюдают образование красно-фиолетового кольца. Если перемешать слои, содержимое посуды равномерно окрасится в фиолетовый цвет.

Конденсация триптофана с формальдегидом:

Продукт конденсации окисляется до бис-2-триптофанилкарбинола, который в присутствии минеральных кислот образует соли, окрашенные в сине-фиолетовый цвет:

Реакция Вуазена на триптофан (реакция на индоловую группу). Сходна с реакцией Адамкевича-Гопкинса-Коля, также основана на взаимодействии триптофана с альдегидами. В кислой среде в присутствии нитрита натрия и формальдегида индольное кольцо триптофана дает сине-фиолетовое окрашивание. В этой реакции триптофан взаимодействует с формальдегидом как показано на рисунке выше с образованием продукта конденсации (бис-2-триптофанилметана), который окисляется нитритом натрия до бис-2-триптофанилкарбинола. Последний в присутствии минеральных кислот образует соли сине-фиолетового цвета.

К исследуемому раствору добавляют 1 каплю раствора формальдегида. К полученной смеси, тщательно перемешивая, добавляют осторожно по каплям двойной или тройной объем концентрированной серной кислоты, охлаждая пробирку. Через 10 минут добавляют, перемешивая, 10 капель раствора нитрита натрия. Наблюдают появление сине-фиолетовой окраски.

Реакция Миллона на тирозин (реакция на фенольную группу). При нагревании раствора, содержащего фенолы, с реактивом Милона (смесь нитратов и нитритов ртути (I) и (П), растворенных в концентрированной азотной кислоте, реактив ядовит!) образуется осадок, окрашенный сначала в розовый, а затем в красный цвет. Реактив Милона дает окрашивание почти со всеми фенолами, в том числе с тирозином, радикал которого включает фенольное кольцо.

К исследуемому раствору добавляют несколько (3-5) капель реактива Милона и осторожно нагревают. При наличии в растворе тирозина (или других производных фенола) наблюдают выпадение окрашенного в красный цвет осадка в результате образования ртутной соли нитропроизводного тирозина. Образование красного раствора тоже является положительным результатом. В особых случаях (к примеру, при определении тирозина в составе некоторых белков) при проведении реакции Миллона образуется белый осадок, краснеющий при нагревании, что тоже считается положительным результатом теста.

Реакция Паули на гистидин и тирозин. Реакция Паули позволяет обнаружить в белке аминокислоты гистидин и тирозин, которые образуют с диазобензолсульфоновой кислотой комплексные соединения вишнево-красного цвета. Диазобензолсульфоновая кислота образуется в реакции диазотирования при взаимодействии сульфаниловой кислоты с нитритом натрия в кислой среде:

К исследуемому раствору прибавляют равный объем кислого раствора сульфаниловой кислоты (приготовленного с использованием соляной кислоты) и двойной объем раствора нитрита натрия, тщательно перемешивают и сразу прибавляют соду (карбонат натрия). После перемешивания смесь окрашивается в вишнево-красный цвет при условии наличия гистидина или тирозина в исследуемом растворе.

Адамкевича реакция — это… Что такое Адамкевича реакция?

Адамкевича реакция

(A. Adamkiewicz, 1850-1921, австрийский патолог; син. Адамкевича-Гопкинса-Коля реакция) цветная качественная реакция на триптофан и триптофансодержащие белки, основанная на фиолетово-синем окрашивании их растворов после добавления глиоксиловой и концентрированной серной кислот.

Большой медицинский словарь. 2000.

• адамантома
• Адамкевича-Гопкинса-Коля реакция

Смотреть что такое «Адамкевича реакция» в других словарях:

• АДАМКЕВИЧА РЕАКЦИЯ — (Adamkiewicz), принадлежит к цветным реакциям на белки и указывает на присутствие в белках скатольной группы. Производится кипячением (осторожным, во избежание ожогов) белка или его раствора с ледяной уксусной кислотой СаН4Оа, в присутствии h3S04 …   Большая медицинская энциклопедия

• АДАМКЕВИЧА РЕАКЦИЯ — (р ция Адамкевича Гопкинса), цветная р ция на производные индола, содержащие заместитель в положении 3, в т. ч. на остатки триптофана в пеп тидах и белках. Для осуществления р ции в во растворяют в глиоксиловой к те и добавляют каталитич. кол во… …   Химическая энциклопедия

• Адамкевича-Гопкинса-Коля реакция — (A. Adamkiewicz, 1850 1921, австрийский патолог; G. Hopkins, 1861 1947, англ. биохимик; L. Cole, род. в 1903 г., франц. патолог) см. Адамкевича реакция …   Большой медицинский словарь

• Адамкевич, Альберт — Albert Wojciech Adamkiewicz …   Википедия

• Адамкевич — Адамкевич, Альберт Адамкевич, Альберт Альберт Адамкевич (польск. Albert Adamkiewicz; 11 августа 1850  31 октября 1921, Вена)  польский медик. Изучал медицину в Кён …   Википедия

• ГЛИОКСИЛОВАЯ КИСЛОТА — ГЛИОКСИЛОВАЯ КИСЛОТА,СОН СООН (иначе глиоксалевая, глиоксилевая кислота), простейший представитель альдегидо кислот. Найдена в зеленых частях растений. Некоторые авторы находили ее в моче (другими это оспаривается). Биологически важным является… …   Большая медицинская энциклопедия

• ТРИПТОФАН — (прежнее название протеин хромоген), f r.CHLCHCOOH индол а аминопропионовая к та, аминокислота, получающаяся при гидролизе белков действием трипсина, бактерий, баритовой воды; при кислотном гидролизе большая часть Т. разрушается. Т. найден в… …   Большая медицинская энциклопедия

• Адамке́вича — Го́пкинса — Ко́ля реа́кция — (A. Adarnkiewicz, 1850 1921, австрийский патолог; G. Hopkins, 1861 1947, англ. биохимик; L. Cole, р. 1903 г., франц. патолог) см. Адамкевича реакция …   Медицинская энциклопедия

• БЕЛКИ — БЕЛКИ, или протеины, высокомолекулярные коллоидальные органические вещества, построенные из остатков аминокислот. Б. по своему количественному содержанию в организме животных занимают среди твердых составных частей его одно из первых мест, а по… …   Большая медицинская энциклопедия

• Белки — I Белки (протеины) органические соединения, структурной основой которых служит полипептидная цепь, состоящая из аминокислотных остатков, соединенных пептидными связями ( СО Nh3 ) в определенной последовательности. Белки являются главными… …   Медицинская энциклопедия

Ученые выяснили, когда в организме возрастает количество реактивных форм кислорода — Газета.Ru

Международная группа ученых при участии исследовательницы из МГУ имени М.В. Ломоносова показала, в каких условиях в организме выделяется больше супероксида — опасной формы кислорода, способной разрушать ДНК. Статья опубликована в журнале Free Radical Biology and Medicine.

У людей мутации в гене, кодирующем белок DHTKD1, сопутствуют многим неврологическим заболеваниям, а на молекулярном уровне — накоплению продуктов распада аминокислот лизина и триптофана и свободных радикалов. Структура белка DHTKD1 похожа на структуру фермента 2-оксоглутаратдегидрогеназы, который может производить супероксид — опасную форму кислорода, способную разрушать ДНК. Он образуется в качестве «побочного продукта» работы митохондрий — «энергетический станций» клетки. Борется клетка с «ядовитыми» формами кислорода с помощью антиоксидантов (веществ, препятствующих окислению) и белков системы антиоксидантной защиты.

Нехватка аминокислот может снижать синтез ферментов (белков, ускоряющих конкретные химические реакции в организме). Так, недостаток аминокислот лизина и триптофана может вызвать физические, неврологические и умственные расстройства и даже привести к летальному исходу. Эти аминокислоты относятся к незаменимым и синтезироваться в организме человека из других веществ не могут, поэтому должны поступать с пищей.

2-аминоадипат и 2-оксоадипат — вещества, образующиеся при расщеплении лизина, триптофана и гидроксилизина (точнее, их L-форм, закрученных влево, — в таком виде существуют почти все аминокислоты, входящие в состав белков). Недавно ученые нашли связь между повышенным содержанием в моче пациентов 2-аминоадипата и 2-оксоадипата и мутациями в белке DHTKD1. Это подтверждает обоснованную исследователями из МГУ ранее гипотезу, что белок-фермент, закодированный в DHTKD1, окисляет 2-оксоадипат. У некоторых пациентов высокие уровни 2-аминоадипата и 2-оксоадипата тяжело диагностировать, и расстройства протекают без симптомов. Поэтому связать конкретные мутации с заболеваниями не получается.

«Помимо решения конкретных задач по характеристике источников генерации вредных побочных продуктов жизнедеятельности, научная ценность работы состоит в демонстрации существующего уровня понимания живых систем, достигнутого в фундаментальных исследованиях. В данном случае такой уровень позволил не только интерпретировать содержащуюся в геноме информацию с точки зрения биохимических функций, но и правильно предсказать поведение биохимической системы (митохондрий) в тех или иных экспериментальных условиях», — комментирует результаты работы Виктория Буник.

В настоящее время работа по характеристике этого нового комплекса продолжается в связи с обнаруженными у человека мутациями.

Анализ мочи на аминокислоты (31 показатель)

Комплексное исследование, направленное на определение содержания аминокислот и их производных в моче в целях диагностики врождённых и приобретенных нарушений аминокислотного обмена.

Состав комплекса: Аланин • Аргинин • Аспарагиновая кислота • Цитруллин • Глутаминовая кислота • Глицин • Метионин • Орнитин • Фенилаланин • Тирозин • Валин • Лейцин • Изолейцин • Серин • Аспарагин • Alpha-аминоадипиновая кислота • Глутамин • Таурин • Гистидин • Треонин • 1-метилгистидин • 3-метилгистидин • Gamma-аминомасляная кислота • Alpha-аминомасляная кислота • Лизин • Цистин • Триптофан • Гомоцистин • Фосфоэтаноламин • Фосфосерин • Этаноламин

Синонимы русские

Аминокислотный профиль, скрининг аминоацидопатий.

Синонимы английские

Amino acid profile, screening of aminoacidopathy.

Метод исследования

Высокоэффективная жидкостная хроматография.

Единицы измерения

Ммоль/моль креат. (миллимоль на моль креатинина).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Среднюю порцию утренней мочи.

Как правильно подготовиться к исследованию?

• Исключить из рациона алкоголь в течение 24 часов до исследования.
• Исключить прием мочегонных препаратов в течение 48 часов до сбора мочи (по согласованию с врачом).

Общая информация об исследовании

Аминокислоты – это органические соединения, которые являются основными структурными компонентами белков. В свободном или связанном состоянии они участвуют в ферментативных реакциях, гормональных процессах, выполняют роль нейротрансмиттеров, участвуют в метаболизме холестерола, регуляции рН, контроле воспалительных реакций.

Всего в составе белковых молекул в организме человека было обнаружено 20 аминокислот, из которых часть является незаменимыми, то есть они не синтезируются в организме и должны постоянно присутствовать в употребляемой человеком пище. К незаменимым аминокислотам относятся лизин, гистидин, аргинин, треонин, валин, метионин, триптофан, фенилаланин, лейцин, изолейцин. К заменимым относятся аланин, аргинин, цистин, цистеин, гистидин, глицин, серин, аспарагиновая кислота, тирозин, пролин, оксипролин, глутаминовая кислота. Помимо этого, известен ряд аминокислот, которые являются производными и важными биологическими компонентами других аминокислот.

Анализ аминокислот в моче позволяет оценить их качественный и количественный состав, получить информацию об имеющемся дисбалансе, что может свидетельствовать о пищевых и метаболических нарушениях, лежащих в основе большого числа заболеваний. Следует отметить, что снижение количества той или иной аминокислоты в моче происходит раньше, чем в плазме крови. Учитывая эти обстоятельства и доступность исходного биоматериала, определение аминокислот в моче может быть рекомендовано для оценки ранних изменений аминокислотного состава.

Для определения качественного и количественного состава аминокислот в моче используется метод высокоэффективной жидкостной хроматографии. Он относится к современным хроматографическим методам анализа. Хроматография – это метод разделения и определения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами – подвижной и неподвижной. Жидкостная хроматография – метод разделения и анализа сложных смесей веществ, в котором подвижной фазой является жидкость. Он позволяет разделить и выявить количественно более широкий круг веществ с различной молекулярной массой и размерами, в данном случае аминокислот в моче. Исследуются следующие аминокислоты и их производные.

Аланин является одним из источников синтеза глюкозы и регулятором уровня сахара в крови, а также важным энергетическим компонентом для органов центральной нервной системы.

Аргинин участвует в ряде ферментативных реакций и выведении из организма остаточного азота в составе мочевины, креатинина, орнитина, в репаративных процессах.

Аспарагиновая кислота участвует в реакцияхцикла переаминирования и мочевины, синтезе пуриновых и пиримидиновых оснований, регуляции синтеза иммуноглобулинов.

Цитруллин участвует в стимуляции процессов иммунной системы, в процессах детоксикации в печени.

Глутаминовая кислота является нейромедиаторной аминокислотой, стимулирующей передачу возбуждения в синапсах центральной нервной системы. Участвует в обмене белков, углеводов, окислительно-восстановительных процессах, детоксикационных процессах и выведении аммиака из организма. Также принимает участие в синтезе других аминокислот, ацетилхолина, АТФ (аденозинтрифостфата), в переносе ионов калия, входит в состав скелетной мускулатуры.

Глицин является нейромедиаторной аминокислотой, регулирующей процессы торможения и возбуждения в центральной нервной системе. Участвует в выработке порфиринов, пуриновых оснований. Повышает обменные процессы в головном мозге, улучшает умственную работоспособность.

Метионин – это аминокислота, которая необходима для синтеза адреналина, холина. Участвует в обмене жиров, фосфолипидов, витаминов, активирует действие гормонов, ферментов, белков. Является источником серы в выработке серосодержащих аминокислот, в частности цистеина. Метионин также обеспечивает процессы детоксикации, способствует пищеварению, является одним из источников синтеза глюкозы.

Орнитин участвует в синтезе мочевины, снижении концентрации аммиака в плазме крови, регулирует кислотно-щелочной баланс в организме человека. Необходим для синтеза и высвобождения инсулина и соматотропного гормона, для нормального функционирования иммунной системы.

Фенилаланин необходим для синтеза нейромедиаторов: адреналина, норадреналина, допамина. Улучшает работу центральной нервной системы, функционирование щитовидной железы.

Аминокислота тирозин необходима в биосинтезе меланинов, дофамина, адреналина, гормонов щитовидной железы. Улучшает работу надпочечников, щитовидной железы, гипофиза.

Валин является важным источником для функционирования мышечной ткани, участвует в поддержании баланса азота в организме, регулирует восстановительные процессы в поврежденных тканях.

Лейцин является важным компонентом в синтезе холестерина, других стероидов и гормона роста и, следовательно, участвует в процессах регенерации тканей и органов.

Изолейцин участвует в энергетических процессах организма, регулирует уровень глюкозы в крови, необходим для синтеза гемоглобина и также участвует в регенерации кожи, мышечной, хрящевой и костной тканей.

Гидроксипролин является компонентом большинства органов и тканей организма человека, входит в состав коллагена.

Аминокислота серин необходима для синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований, а также для ряда других аминокислот (цистеина, метионина, глицина). Участвует в обмене жирных кислот и жиров, в функционировании некоторых ферментов.

Аспарагин является важным регулятором процессов, происходящих в центральной нервной системе (возбуждение-торможение), участвует в метаболизме и синтезе аминокислот в печени.

Альфа-аминоадипиновая кислота является одним из продуктов конечного обмена аминокислот.

Глутамин участвует в синтезе углеводов, других аминокислот, нуклеиновых кислот, ферментов. Обеспечивает поддержание кислотно-щелочного равновесия, необходим для синтеза белков скелетной и гладкомышечной мускулатуры, обладает антиоксидантной активностью.

Таурин способствует увеличению энергетической активности клеток, участвует в процессах заживления и регенерации, нормализует функциональное состояние клеточных мембран.

Гистидин является исходным веществом при синтезе гистамина, мышечных белков, большого числа ферментов. Входит в состав гемоглобина, участвует в процессах регенерации и роста тканей.

Треонин необходим в синтезе коллагена и эластина, регулирует обмен веществ за счет участия в функционировании работы печени, белковом и жировом обмене.

1-метилгистидин и 3-метилгистидин являются одними из показателей распада белков мышечной ткани.

Гамма-аминомасляная кислота в основном содержится в центральной нервной системе и головном мозге. Участвует в обменных процессах в данных органах, в процессах нейромедиаторной передачи импульсов, оказывая тормозящее действие на нервную активность, а также играет роль в метаболизме глюкозы.

Альфа-аминомасляная кислота участвует в синтезе некоторых белков и является продуктом биосинтеза офтальмовой кислоты, являющейся структурным компонентом хрусталика глаза.

Пролин входит в состав большинства белков, а также является компонентом инсулина, адренокортикотропного гормона, коллагена. Способствует восстановлению кожи, соединительной ткани.

Лизин входит в состав большинства белков, необходим дляроста, восстановления тканей, синтеза гормонов, ферментов, антител, синтеза коллагена.

Цистин является компонентом множества белков и донором тиольных групп для пептидов, что играет важную роль в их метаболизме и биологической активности. Входит в состав инсулина, соматотропного гормона.

Для чего используется исследование?

• Для диагностики аминокислотного состава мочи.
• Для диагностики врождённых и приобретенных нарушений аминокислотного обмена.
• Для диагностики первичных аминоацидопатий.
• Для скрининговой диагностики вторичных аминоацидопатий.
• Для контроля проводимой лекарственной терапии.
• Для оценки нутритивного статуса.

Когда назначается исследование?

• При подозрении на нарушение аминокислотного обмена, аминоацидопатии.
• При нарушении питания, диете, приеме белковых препаратов, гормональных веществ.
• При подозрении на нарушение обмена, состава аминокислот в организме человека.
• При подозрении на врождённые и приобретенные аминоацидопатии.

Что означают результаты?

Референсные значения (ммоль/моль креат.)

Аминокислота	1-3 года	3-6 лет	6-9 лет	9-18 лет	18 лет и старше
1-метилгистидин (1MHIS)	15 — 177	5 — 397	7 — 217	7 — 230	5,5 — 195
3-метилгистидин (3MHIS)	6 — 175	1 — 289	0,3 — 173	0,3 — 85	1,6 — 87
Аланин (ALA)	8 — 144	7 — 86	6,5 — 104	5,5 — 96	3,2 — 76
Alpha-аминоадипиновая к-та (AAA)	0,4 — 43	0,8 — 15	0,5 — 26	0,3 — 34	0,3 — 13
Alpha-аминомасляная к-та (AABA)	0,4 — 14	0,5 — 6,4	0,3 — 13	0,4 — 7,1	0,2 — 10,6
Аргинин (ARG)	2 — 40,5	1,5 — 45	1,2 — 38	0,5 — 23	0,5 — 24
Аспарагин (ASN)	3 — 83,5	1 — 71,5	1 — 65	0,5 — 57	0,5 — 60
Аспарагиновая кислота (ASP)	1 — 22	0,5 — 23	0,3 — 24	0,3 — 28	0,2 — 20
Валин (VAL)	0,8 — 20,3	0,4 — 14	0,4 — 9,5	0,3 — 9	0,3 — 7,5
Gamma-аминомасляная к-та (GABA)	1,9 — 130	0,5 — 100	0,4 — 35	0,3 — 40	0,3 — 25
Гистидин (HIS)	27 — 290	20 — 285	20 — 185	17 — 210	8 — 150
Глицин (GLY)	19 — 460	19 — 265	19 — 290	16 — 295	11 — 210
Глутамин (GLN)	4 — 155	5 — 104	5 — 95	4 — 87	2 — 53
Глутаминовая кислота (GLU)	0,9 — 53,5	0,6 — 30	0,5 — 22	0,6 — 13	0,3 — 20
Гомоцистин (HCY)	0,6 — 55	0,2 — 12	0,2 — 25	0,3 — 40	0,3 — 10
Изолейцин (ILEU)	0,4 — 16,5	0,5 — 29,5	0,4 — 16	0,25 — 14	0,3 — 7
Лейцин (LEU)	0,9 — 20,3	0,9 — 17,8	0,9 — 8,7	0,2 — 9,2	0,4 — 7,4
Лизин (LYS)	6 — 143	3,1 — 97	2,3 — 59	1,5 — 55	1,3 — 45
Метионин (MET)	1,5 — 14	0,7 — 19,6	0,6 — 20,8	0,4 — 10,5	0,4 — 9,5
Орнитин (ORN)	0,9 — 30	0,8 — 27,2	0,5 — 18	0,5 — 19,8	0,3 — 14
Серин (SER)	3,7 — 161	15,7 — 115	9 — 102	9,2 — 83	5,3 — 58
Таурин (TAU)	16,5 — 390	13,8 — 335	13 — 282	12,9 — 300	6 — 240
Тирозин (TYR)	1,15 — 41,1	1,1 — 21	1,3 — 23	1 — 17,8	0,5 — 12,5
Треонин (THRE)	2,4 — 68	3,1 — 55	2,6 — 39	2,5 — 40	1,6 — 23,5
Триптофан (TRP)	2 — 49	1,5 — 42	1,5 — 47	0,8 — 45	0,8 — 20
Фенилаланин (PHE)	1,4 — 21,5	0,8 — 19	0,8 — 17	0,7 — 12	0,4 — 7,5
Фосфосерин (PSE)	2,2 — 17,8	1,2 — 30	1,2 — 17,7	0,8 — 16,3	0,6 — 14
Фосфаэтаноламин (PET)	1,6 — 118	1,8 — 131	1,5 — 110	1 — 55	0,6 — 46
Цистин (CYS)	1,7 — 12,2	0,9 — 9,8	0,8 — 7,3	0,6 — 7,2	0,5 — 8,7
Цитруллин (CIT)	0,35 — 8,7	0,3 — 5	0,4 — 4,8	0,2 — 5,1	0,15 — 5,4
Этаноламин (ETA)	14 — 129	6,5 — 134	8 — 105	4 — 131	4,5 — 94

Причины повышения и понижения:

• сердечно-сосудистые заболевания;
• сердечная недостаточность;
• эпилепсия;
• депрессии;
• тревожность;
• бессонница;
• энцефалопатии;
• синдром хронической усталости;
• рассеянный склероз;
• ревматоидный артрит;
• эректильная дисфункция;
• хронические заболевания почек;
• хронические заболевания печени;
• сахарный диабет;
• диета, голодание;
• множественные травмы;
• ожоги.

Что может влиять на результат?

• Возраст;
• пол;
• диета и употребляемая пища;
• лекарственные препараты, в частности белковые и гормональные препараты, биологически активные добавки;
• голодание;
• прием алкоголя.

 Скачать пример результата

Также рекомендуется

[06-011] Белковые фракции в сыворотке

[06-034] Мочевина в сыворотке

[06-021] Креатинин в сыворотке (с определением СКФ)

[06-038] Белок общий в моче

[06-057] Креатинин в суточной моче

Кто назначает исследование?

Терапевт, врач общей практики, педиатр, нефролог, анестезиолог-реаниматолог, неонатолог, ревматолог, хирург.

Литература

• Amino acids. In The Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease. Eighth edition. Edited by CR Scriver, AL Beaudet, WS Sly, et al. New York, McGraw-Hill, 2001, pp 1667-2105.
• Camargo SMR, Bockenhauer D, Kleta R: Aminoacidurias: Clinical and molecular aspects. Kidney Int 2008;73:918-925.
• Fauci, Braunwald, Kasper, Hauser, Longo, Jameson, Loscalzo Harrison’s principles of internal medicine, 17th edition, 2009.
• Шаповалова Е.Н., Пирогов А.В. Хроматографические методы анализа. Методическое пособие для специального курса. – Москва, 2007.

Триптофан | Химия онлайн

Триптован – незаменимая ароматическая α-аминокислота.

Триптофан входит в состав многих белков (наиболее богаты им фибриноген, α-глобулин крови, миозин).

Триптован — 2-амино-3-индолилпропановая или α-амино-β-индолилпропионовая кислота.

Триптован (Три, Trp,W) — важнейшее производное индола, является гетероциклической аминокислотой, химическая формула С₁₁Н₁₂О₂N₂.

Впервые триптофан был выделен Ф. Гопкинсом и С. Колем в 1902 г. из продуктов переваривания казеина панкреатическим соком.

Суточная потребность в триптофане для взрослого человека – 0,25 грамм, для детей до 7 лет – около 1,0 грамма.

Физические свойства

Триптофан представляет собой бесцветные кристаллы, растворяется в воде, в этиловом спирте растворяется при подогревании, не растворяется в диэтиловом эфире, плавится при температуре 293-295°С.

Биологическая роль

80% аминокислоты циркулирует в крови в связанной с белками форме и представляет собой резерв триптофана, остальные 20% остаются свободными. Обмен триптофана в организме человека и животных протекает в нескольких направлениях.

Триптофан является источником серотонина, триптамина, мелатонина.

Серотонин — биогенный амин с выраженными сосудосуживающим свойствами.

Часть (1-3 % из принятого с пищей) триптофана вследствие ферментативной реакции превращается в серотонин. Серотонин  называют гормоном счастья.

Серотонин в основном синтезируется и хранится в энтерохромаффинных клетках кишечника (около 95% всего серотонина в организме), участвует в перистальтике кишечника и из кишечника поступает в кровь. Кроме того, серотонин синтезируется в нейронах головного мозга и участвует в передаче и модуляции нервного импульса.

Серотонин играет роль нейромедиатора и нейромодулятора в центральной  нервной системе.

Серотонин определяет «болевое» поведение, влияет на ощущение боли.

При снижении серотонина повышается чувствительность болевой системы организма, то есть даже самое слабое раздражение отзывается сильной болью.

Следовательно, необходимое количество триптофана в организме повышает порог болевых ощущений, т.е. способствует более легкому перенесению боли.

Серотонин участвует в регуляции памяти, сна, поведенческих и эмоциональных реакциях.

Серотонин удерживает напряжение мускулатуры стенки артериальных сосудов, снижение его уровня в крови вызывает эффект расслабления и чрезмерной пульсации сосудов.

Недостаток серотонина в мозге приводит к психическим заболеваниям.

Во время приступа мигрени в тромбоцитах уменьшается (или исчезает) содержание гранулярного серотонина.

Эмоциональный стресс способствует уменьшению содержания серотонина и триптофана в сердце, увеличению уровня триптофана и уменьшению уровня серотонина в головном мозге.

В эпифизе (шишковидной железе мозга) серотонин служит субстратом для синтеза эндогенного вещества мелатонина (потенциального лекарственного средства).

Мелатонин – основной гормон эпифиза, обладающий антиоксидантными свойствами. Он является регулятором суточных ритмов, принимает участие в проведении нервного импульса.

Мелатонин способен менять отрицательное эмоциональное состояние, снижать тревожность. Мелатонин стимулирует иммунную систему (иммуностимулятор), так как участвует в регуляции функции тимуса и щитовидной железы.

Изменения концентрации мелатонина имеют заметный суточный ритм в шишковидном теле и в крови, как правило, с высоким уровнем гормона в течение ночи и низким уровнем в течение дня.

Максимальные значения концентрации мелатонина в крови человека наблюдаются между полуночью и 5 часами утра по местному солнечному времени.

Важнейшая функция мелатонина — антиоксидантная активность, проявляющаяся в организме повсеместно, так как мелатонин проникает во все органы и ткани.

Механизм антиоксидантного действия проявляется в том, что мелатонин обладает выраженной способностью связывать свободные радикалы. Мелатонин нейтрализует разрушительные последствия окислительных процессов, которые являются основной причиной старения и увядания кожи.

Доказана эффективность мелатонина при лечении онкологических больных.

На ранних стадиях эмбрионального развития биогенные амины, в том числе мелатонин, играют роль специализированных клеточных сигнальных молекул, которые регулируют процессы клеточного обновления.

Мелатонин обладает противоопухолевым действием, замедляет рост семи видов раковых клеток, включая раковые клетки молочной и предстательной желез.

Одним из основных действий мелатонина является регуляция сна. Мелатонин — основной компонент системы организма, задающий темп. Он принимает участие в создании циркадного ритма: он непосредственно воздействует на клетки и изменяет уровень секреции других гормонов и биологически активных веществ, концентрация которых зависит от времени суток.

С возрастом активность эпифиза снижается, поэтому количество мелатонина уменьшается, сон становится поверхностным и беспокойным, возможна бессонница.

Мелатонин способствует устранению бессонницы, предотвращает нарушение суточного режима организма и биоритма. Бессонница и недосыпание уступают место здоровому и глубокому сну, который снимает усталость и раздражительность.

Во время спокойного глубокого сна в организме нормализуется работа всех внутренних органов и систем, расслабляются мышцы, отдыхает нервная система, мозг успевает обработать накопленную за день информацию, человек чувствует себя бодрым и здоровым.

Мелатонин может приниматься внутрь для облегчения засыпания, с целью корректировки «внутренних часов» при длительных путешествиях.

Часть триптофана превращается в токсичный биогенный амин триптамин.

Он образуется в печени и почках, а также в головном мозге.

Синтез никотиновой кислоты (витамин PP, витамин В₃) из триптофана происходит преимущественно в печени и кишечнике и играет большую роль в обеспечении организма этим витамином.

Исключение из рациона никотиновой кислоты и особенно вместе с триптофаном, приводит к угнетению функциональной активности щитовидной железы, а недостаток никотиновой кислоты способствует возникновению пеллагры.

При различных психических заболеваниях с преобладанием признаков возбуждения, травмах головного мозга, при эпилепсии, шизофрении, болезни Паркинсона наблюдается изменение метаболизма (обмен веществ) триптофана.

Обезвоживание вызывает резкое снижение количества триптофана в мозге.

Триптофан вместе с лизином образует трипептид лизин-триптофан-лизин, который исправляет ошибки, возникающие при удвоении ДНК. Эта характеристика триптофана имеет первостепенное значение для предотвращения образования раковых клеток.

Триптофан вместе с биотином, витаминами В₁ и В₆ способствует релаксации и хорошему сну, утилизации витаминов группы В, является антидепрессантом, повышает сопротивляемость стрессам.

Триптофан не сочетается с фенилаланином, лейцином, изолейцином и валином.

Часть аминокислоты триптофан в неизменном виде выделяются почками, еще некоторая часть расщепляется бактериями кишечника.

Природные источники

Сыр (моцарелла, твердый), соя, кальмар филе, фасоль белая, орехи (арахис, миндаль), горох, маш, мясо (индейка, свинина, курица), печень говяжья, рыба (горбуша, семга, сельдь, карп, треска), чечевица, творог, яйцо перепелиное, грибы белые, репа, редька, фенхель, бананы, поми¬доры, шпинат.

При недостатке триптофана в пищевом рационе быстро наступает нарушение азотистого баланса. С уменьшением его запаса происходит пропорциональное снижение эффективности функций организма.

Препарат вита-мелатонин

Синтетический аналог мелатонина – вита-мелатонин применяется для профилактики и лечения расстройств биологического ритма в результате

быстрого перемещения между часовыми поясами Земли, проявляющегося повышенной утомляемостью.

Для лечения при нарушениях сна, включая хроническую бессонницу функционального происхождения, бессонницу у лиц пожилого возраста. Для повышения умственной и физической работоспособности, а также устранения стрессовых реакций и депрессивных состояний, имеющих сезонный характер.

Капсулы «Мориамин форте»

Рекомендуются при слабости и для поддержания нормального самочувствия и физического состояния.

Аминокислоты

Классификация аминокислот

инструкция по применению, аналоги, состав, показания

Прежде чем принимать Триптофан, должны быть исключены такие причины нарушений сна, как депрессивные расстройства или другие психические расстройства, так как отсутствие адекватного лечения сопряжено с рисками для пациента (см. ниже «Суицидальные мысли/суицидальное поведение»).

Следует проявлять осторожность при совместном назначении триптофана с лекарственными средствами фенотиазинового ряда или бензодиазепинами (см. раздел «Взаимодействие с другими лекарственными средствами»), а также с ингибиторами моноаминоксидазы (включая такие как селегилин, прокарбазин и фуразолидон). Во время приема триптофана возможно повышение или снижение артериального давления, необходим мониторинг артериального давления.

Следует проявлять осторожность при одновременном приеме декстрометорфана (входит в состав противокашлевых средств).

Синдром эозинофилии-миалгии

Синдром эозинофилии-миалгии (EMS) был зарегистрирован после приема внутрь средств, содержащих L-триптофан. Данное мультисистемное расстройство обычно обратимое, но в редких случаях может приводить к летальному исходу. Причины развития синдрома EMS окончательно не установлены. EMS может включать следующие признаки: эозинофилия, боли в суставах, боли в мышцах, повышение температуры, нарушение дыхания, невропатии, периферические отеки, нарушения со стороны кожи (склероз, папулезные или уртикарные поражения). В случае появления отдельных указанных симптомов необходимо прекратить прием лекарственного средства, провести обследование пациента и исключить синдром EMS.

Серотониновый синдром

Вследствие взаимодействия между L-триптофаном и ингибиторами обратного захвата серотонина может развиться серотониновый синдром, ранними признаками которого являются возбуждение, беспокойство, тахикардия, повышение артериального давления, тремор, миоклонус, желудочно-кишечные расстройства, включая диарею.

Суицидальные мысли/суицидальное поведение:

Депрессия и другие психические расстройства связаны с повышенным риском суицидальных мыслей, самоповреждений и самоубийства. Повышенный риск сохраняется до наступления значительного облегчения симптомов основного заболевания. Таким образом, указанные расстройства должны быть диагностированы до начала приема Триптофана.

У пациентов с суицидальным поведением в анамнезе или имеющих (до лечения) склонность к суицидальным действиям, риск суицидальных мыслей или попыток самоубийства при приеме триптофана может усилиться, особенно у пациентов в возрасте до 25 лет. Такие пациенты во время лечения должны находиться под пристальным медицинским наблюдением, особенно в начале лечения и после корректировки дозы. Сами пациенты и их опекуны должны быть предупреждены о необходимости постоянного наблюдения и немедленного информирования врача, если симптомы заболевания не уменьшаются или усугубляются в процессе лечения, а также в случае изменений поведения, появления суицидальных мыслей.

Дети и подростки до 18 лет

Так как нет достаточного опыта применения, триптофан не предназначен для применения в этой возрастной группе.

Обзор, применение, побочные эффекты, меры предосторожности, взаимодействия, дозировка и отзывы

Celinski, K., Konturek, SJ, Konturek, PC, Brzozowski, T., Cichoz-Lach, H., Slomka, M., Malgorzata, P ., Bielanski, W., and Reiter, RJ Мелатонин или L-триптофан ускоряет заживление гастродуоденальных язв у пациентов, получавших омепразол. J.Pineal Res. 2011; 50 (4): 389-394. Просмотреть аннотацию.

Белл С., Абрамс Дж., Натт Д. Истощение триптофана и его значение для психиатрии. Br J Psychiatry 2001; 178: 399-405.. Просмотреть аннотацию.

Bohme A, Wolter M, Hoelzer D. Синдром эозинофилии-миалгии, связанный с L-триптофаном, возможно, связанный с хроническим B-лимфоцитарным лейкозом. Энн Гематол 1998; 77: 235-8.

Борнштейн Р.А., Бейкер ГБ, Кэрролл А. и др. Аминокислоты плазмы при синдроме дефицита внимания. Psychiatry Res 1990; 33: 301-6 .. Просмотреть аннотацию.

Bowen DJ, Spring B, Fox E. Триптофан и диета с высоким содержанием углеводов в качестве дополнения к терапии для прекращения курения. J Behav Med 1991; 14: 97-110.Просмотреть аннотацию.

Брайант С.М., Колодчак Ю. Серотониновый синдром в результате приема травяного детокс-коктейля. Am J Emerg Med 2004; 22: 625-6. Просмотреть аннотацию.

Карр Л., Рутер Э, Берг П.А., Ленерт Х. Синдром эозинофилии-миалгии в Германии: эпидемиологический обзор. Mayo Clin Proc 1994; 69: 620-5. Просмотреть аннотацию.

Cynober L, Bier DM, Kadowaki M, Morris SM Jr, Elango R, Smriga M. Предложения по верхним пределам безопасного потребления аргинина и триптофана молодыми людьми и верхнему пределу безопасного потребления лейцина пожилыми людьми.J Nutr 2016; 146 (12): 2652S-2654S. Просмотреть аннотацию.

Delgado PL, Цена LH, Миллер HL. Серотонин и нейробиология депрессии. Эффекты истощения триптофана у пациентов с депрессией, не принимающих лекарств. Arch Gen Psychiatr 1994; 51: 865-74. Просмотреть аннотацию.

Devoe LD, Castillo RA, Searle NS. Материнские пищевые субстраты и биофизическая активность плода человека. Влияние триптофана и глюкозы на дыхательные движения плода. Am J Obstet Gynecol 1986; 155: 135-9. Просмотреть аннотацию.

Etzel KR, Stockstill JW, Rugh JD.Добавки триптофана при ночном бруксизме: отчет об отрицательных результатах. J. Craniomandib Disord 1991; 5: 115-20. Просмотреть аннотацию.

Совет по пищевым продуктам и питанию, Институт медицины. Рекомендуемые нормы потребления тиамина, рибофлавина, ниацина, витамина B6, фолиевой кислоты, витамина B12, пантотеновой кислоты, биотина и холина (2000). Вашингтон, округ Колумбия: National Academy Press, 2000. Доступно по адресу: https://books.nap.edu/books/03042/html/.

Гадириан А.М., Мерфи Б.Э., Гендрон М.Дж. Эффективность света по сравнению с терапией триптофаном при сезонном аффективном расстройстве.J Affect Disord 1998; 50: 23-7. Просмотреть аннотацию.

Ghose K. l-триптофан при синдроме гиперактивного ребенка, связанном с эпилепсией: контролируемое исследование. Нейропсихобиология 1983; 10: 111-4. Просмотреть аннотацию.

Гринберг А.С., Такаги Х., Хилл Р.Х. и др. Отсроченное начало фиброза кожи после приема L-триптофана, связанного с синдромом эозинофилии-миалгии. J Am Acad Dermatol 1996; 35: 264-6. Просмотреть аннотацию.

Hartmann E, Spinweber CL. Сон, вызванный L-триптофаном. Влияние дозировок при нормальном диетическом питании.J Nerv Ment Dis 1979; 167: 497-9. Просмотреть аннотацию.

Люк DL, Goldman LR. Снижение выраженности синдрома эозинофилии-миалгии, связанного с приемом витаминных добавок перед заболеванием. Arch Intern Med 1993; 153: 2368-73. Просмотреть аннотацию.

Hiratsuka C, Fukuwatari T, Sano M, Saito K, Sasaki S, Shibata K. Прием здоровых женщин L-триптофана в дозе до 5,0 г / день не имеет побочных эффектов. J Nutr. 2013 июнь; 143 (6): 859-66. Просмотреть аннотацию.

Hiratsuka C, Sano M, Fukuwatari T, Shibata K.Зависящие от времени эффекты введения L-триптофана на экскрецию метаболитов L-триптофана с мочой. J Nutr Sci Vitaminol (Токио). 2014; 60 (4): 255-60. Просмотреть аннотацию.

Хорвиц Р.И., Дэниэлс С.Р. Предубеждение или биология: оценка эпидемиологических исследований L-триптофана и синдрома эозинофилии-миалгии. J Rheumatol Suppl 1996; 46: 60-72. Просмотреть аннотацию.

Hudson JI, Pope HG, Daniels SR, Horwitz RI. Синдром эозинофилии-миалгии или фибромиалгия с эозинофилией? JAMA 1993; 269: 3108-9.Просмотреть аннотацию.

Хавьер С., Сегура Р., Вентура Дж. Л., Суарес А., Розес Дж. М.. Добавка L-триптофана может уменьшить ощущение усталости во время аэробных упражнений с супрамаксимальными интеркалированными анаэробными приступами у молодых здоровых мужчин. Int J Neurosci. 2010 Май; 120 (5): 319-27. Просмотреть аннотацию.

Килбурн Э.М., Филен Р.М., Камб М.Л., Фальк Х. Триптофан, производимый Showa Denko, и синдром эпидемической эозинофилии-миалгии. J Rheumatol Suppl 1996; 46: 81-8. Просмотреть аннотацию.

Klein R, Berg PA.Сравнительное исследование антител к ядрышкам и 5-гидрокситриптамину у пациентов с синдромом фибромиалгии и синдромом индуцированной триптофаном эозинофилии-миалгии. Clin Investig 1994; 72: 541-9 .. Просмотреть аннотацию.

Корнер Э., Берта Г, Флоох Э и др. Сонный эффект L-триптофана. Eur Neurol 1986; 25 Дополнение 2: 75-81. Просмотреть аннотацию.

Либерман Х.Р., Коркин С., Спринг Б.Дж. Влияние диетических предшественников нейромедиаторов на поведение человека. Am J Clin Nutr 1985; 42: 366-70.Просмотреть аннотацию.

Mart & iacute; nez-Rodr & iacute; guez A, Rubio-Arias J & Aacute ;, Ramos-Campo DJ, Reche-Garc & iacute; a C, Leyva-Vela B, Nadal-Nicol & aacute; s Y. Психологические эффекты и влияние триптофана и магния на сон Обогащенная средиземноморская диета для женщин с фибромиалгией. Int J Environ Res Public Health. 2020; 17 (7): 2227. Просмотреть аннотацию.

Mayeno AN, Gleich GJ. Синдром эозинофилии-миалгии: уроки из Германии. Mayo Clin Proc 1994; 69: 702-4. Просмотреть аннотацию.

Мессиха ФС. Флуоксетин: побочные эффекты и лекарственные взаимодействия. J. Toxicol Clin Toxicol 1993; 31: 603-30. Просмотреть аннотацию.

Мерфи ФК, Смит К.А., Коуэн П.Дж. и др. Влияние истощения триптофана на когнитивные и аффективные процессы у здоровых добровольцев. Психофармакология (Berl) 2002; 163: 42-53 .. Просмотреть аннотацию.

Нардини М., Де Стефано Р., Яннучелли М. и др. Лечение депрессии L-5-гидрокситриптофаном в сочетании с хлоримипрамином, двойное слепое исследование.Int J Clin Pharmacol Res 1983; 3: 239-50. Просмотреть аннотацию.

Oshima S, Shiiya S, Nakamura Y. Эффекты комбинированного лечения глицином и триптофаном в сыворотке крови у субъектов с легкой гиперурикемией: рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое перекрестное исследование. Питательные вещества 2019; 11 (3). pii: E564. Просмотреть аннотацию.

Филен Р.М., Хилл Р.Х., Фландерс В.Д. и др. Загрязняющие вещества триптофана, связанные с синдромом эозинофилии-миалгии. Am J Epidemiol 1993; 138: 154-9. Просмотреть аннотацию.

Приори Р., Конти Ф, Луан Флорида и др. Хроническая усталость: своеобразная эволюция синдрома эозинофильной миалгии после лечения L-триптофаном у четырех итальянских подростков. Eur J Pediatr 1994; 153: 344-6 .. Просмотр аннотации.

Разеги Джахроми С., Тога М., Горбани З. и др. Связь между потреблением триптофана с пищей и мигренью. Neurol Sci. 2019; 40 (11): 2349-55. Просмотреть аннотацию.

Ронданелли М., Опицци А., Фалива М. и др. Эффекты интеграции диеты с масляной эмульсией DHA-фосфолипидов, содержащей мелатонин и триптофан, у пожилых пациентов, страдающих легкими когнитивными нарушениями.Nutr.Neurosci 2012; 15 (2): 46-54 Просмотр аннотации.

Sainio EL, Pulkki K, Young SN. L-триптофан: биохимические, пищевые и фармакологические аспекты. Аминокислоты 1996; 10 (1): 21-47. Просмотреть аннотацию.

Шмидт Х.С. L-триптофан в лечении нарушения дыхания во сне. Bull Eur Physiopathol Respir 1983; 19: 625-9. Просмотреть аннотацию.

Зельцер С., Дьюарт Д., Поллак Р., Джексон Э. Влияние диетического триптофана на хроническую челюстно-лицевую боль и экспериментальную переносимость боли.J. Psychiatr Res 1982-83; 17: 181-6. Просмотреть аннотацию.

Шапиро С. Эпидемиологические исследования ассоциации L-триптофана с синдромом эозинофилии-миалгии: критический анализ. J Rheumatol Suppl 1996; 46: 44-58. Просмотреть аннотацию.

Шапиро С. L-триптофан и синдром эозинофилии-миалгии. Lancet 1994; 344: 817-9 Просмотр аннотации.

Шарма Р.П., Шапиро Л.Е., Камат СК. Острое истощение триптофана в пище: влияние на положительные и отрицательные симптомы шизофрении. Neuropsychobiol 1997; 35: 5-10.Просмотреть аннотацию.

Шоу К., Тернер Дж., Дель Мар К. Триптофан и 5-гидрокситриптофан при депрессии. Кокрановская база данных Syst Rev 2002; (1): CD003198. Просмотреть аннотацию.

Симат Т.Дж., Клееберг К.К., Мюллер Б., Сиртс А. Синтез, образование и появление загрязняющих веществ в L-триптофане, полученном биотехнологическим путем. Adv Exp Med Biol 1999; 467: 469-80 .. Просмотреть аннотацию.

Сингхал А.Б., Кавинесс В.С., Беглейтер А.Ф. и др. Сужение сосудов головного мозга и инсульт после применения серотонинергических препаратов.Неврология 2002; 58: 130-3. Просмотреть аннотацию.

Smith KA, Fairburn CG, Cowen PJ. Симптоматический рецидив нервной булимии после острого истощения запасов триптофана. Arch Gen Psychiatr 1999; 56: 171-6. Просмотреть аннотацию.

Steinberg S, Annable L, Young SN, Liyanage N. Плацебо-контролируемое исследование эффектов L-триптофана у пациентов с предменструальной дисфорией. Adv Exp Med Biol 1999; 467: 85-8. Просмотреть аннотацию.

Stockstill JW, McCall D Jr., Gross AJ. Влияние добавок L-триптофана и диетические инструкции на хроническую миофасциальную боль.J Am Dent Assoc 1989; 118: 457-60. Просмотреть аннотацию.

Салливан Э.А., Камб М.Л., Джонс Дж. Л. и др. Естественная история синдрома эозинофилии-миалгии в группе пациентов, подвергшихся воздействию триптофана, в Южной Каролине. Arch Intern Med 1996; 156: 973-9. Просмотреть аннотацию.

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, Центр безопасности пищевых продуктов и прикладного питания, Управление пищевых продуктов, маркировки и пищевых добавок. Информационный документ о L-триптофане и 5-гидрокси-L-триптофане, февраль 2001 г.

Ullrich SS, Fitzgerald PCE, Giesbertz P, Steinert RE, Horowitz M, Feinle-Bisset C.Влияние внутрижелудочного введения триптофана на реакцию глюкозы в крови на питательный напиток и потребление энергии у худых и страдающих ожирением мужчин. Питательные вещества 2018; 10 (4). pii: E463. Просмотреть аннотацию.

ван Холл G, Raaymakers JS, Saris WH. Попадание в организм человека аминокислот с разветвленной цепью и триптофана во время продолжительных физических упражнений: неспособность повлиять на работоспособность. J. Physiol (Лондон), 1995; 486: 789-94. Просмотреть аннотацию.

van Praag HM. Управление депрессией с помощью предшественников серотонина. Биол Психиатрия 1981; 16: 291-310.. Просмотреть аннотацию.

Валиндер Дж., Скотт А., Карлссон А. и др. Усиление антидепрессивного действия кломипрамина триптофаном. Arch Gen Psychiatry 1976; 33: 1384-89 .. Просмотреть аннотацию.

Ван Д., Ли В., Сяо Ю. и др. Триптофан при расстройстве сна и психическом симптоме лекарственной зависимости нового типа: рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование. Медицина (Балтимор) 2016; 95 (28): e4135. Просмотреть аннотацию.

Триптофан — обзор | ScienceDirect Topics

Химическая структура и синтез серотонина

Серотонин синтезируется из триптофана, который является единственной аминокислотой, содержащей индольное кольцо, состоящее из молекулы бензола и вторичного пентанового кольца с центральным азотом.Это индольное кольцо обладает свойством поглощения света. В растениях триптофан необходим для действия световых рецепторных молекул; например, он присутствует в хлорофилле, который захватывает фотоны, генерируя аденозинтрифосфат (АТФ) и кофактор восстановленного никотинамидадениндинуклеотида (НАДН). Взаимодействие между светом и триптофаном также важно в системах млекопитающих, поскольку гормон пинеальной железы мелатонин синтезируется из триптофана через серотонин и участвует в регуляции циркадной ритмичности [20, 21].Считается, что нарушения циркадной активности лежат в основе широкого спектра психических расстройств, включая сезонное аффективное расстройство, биполярное расстройство, униполярную депрессию, булимию, анорексию, шизофрению, паническое расстройство и обсессивно-компульсивное расстройство [22].

Синтез серотонина из триптофана осуществляется в две стадии, контролируемые двумя ферментами: триптофангидроксилазой (TPH) и декарбоксилазой ароматических L-аминокислот (AADC). Второй фермент, AADC, также известен как ДОФА-карбоксилаза или 5-гидрокситриптофанкарбоксилаза, когда он действует специфически в синтезе 5-HT.На первом этапе TPH добавляет гидроксильную химическую группу (-OH) к триптофану, чтобы получить 5-гидрокситриптофан, рис. ( 1 ). На втором этапе AADC удаляет карбоксильную группу (-COOH) из 5-гидрокситриптофана с образованием серотонина, рис. ( 2 ).

Рис. (1). Реакция осуществляется ферментом триптофангидроксилазой. Триптофан поступает с пищей и активно транспортируется в центральную нервную систему (ЦНС). Триптофангидроксилаза является ключевым ферментом, контролирующим синтез серотонина, и преимущественно присутствует в нейронах, расположенных в ядрах шва ствола головного мозга

Рис.(2). Декарбоксилаза ароматических L-аминокислот, также известная как триптофандекарбоксилаза, катализирует синтез 5-гидрокситриптамина (серотонина) из 5-гидрокситриптофана. Реакция заключается в активности декарбоксилирования, которая обнаруживается во многих клетках тканей человека

Этап, ограничивающий скорость производства серотонина, контролируется с помощью TPH, фермента, который присутствует только в специализированных нейронах, расположенных в основном в ядрах шва ствола головного мозга. , хотя ряд нейронов, расположенных в разных частях центральной нервной системы, таких как спинной мозг, гиппокамп и кора головного мозга, также обладают активностью TPH [23].Эта активность также обнаруживается в других специализированных тканях, не связанных с нервной системой, таких как тучные клетки, мононуклеарные лейкоциты, бета-клетки островков Лангерганса, а также энтерохромаффинные клетки кишечника и поджелудочной железы. Существует сходство между механизмом гидроксилирования с участием TPH и тирозингидроксилазы, ключевого фермента в биосинтезе катехоламинов. Последовательности аминокислот обоих ферментов также похожи, и оба гена близки друг к другу в геноме (TPH: 11p15.3-p14, тирозингидроксилаза: 11p15.5), что предполагает, что оба фермента могут быть получены в результате генетической дупликации предкового гена.

Фермент AADC участвует в различных метаболических путях, синтезируя два важных нейромедиатора: дофамин и серотонин [24]. AADC декарбоксилат L-дигидроксифенилаланин с образованием дофамина и 5-гидрокситриптофана с образованием серотонина. Активность триптофандекарбоксилазы обнаруживается во многих нейронах головного мозга и клетках ненервных тканей.

Реакционная способность и продукты разложения триптофана в растворе и белках

Основные моменты

•

Триптофан является важным компонентом в рационе животных и средах для культивирования клеток.

•

Триптофан очень чувствителен к окислительной деструкции.

•

Факторами, вызывающими разложение, являются свет, активные формы кислорода, тепло, ионы металлов и карбонилсодержащие соединения.

•

Многие продукты разложения триптофана были идентифицированы и охарактеризованы.

•

Еще не существует лучшей стратегии для стабилизации триптофана от разложения.

Abstract

Триптофан является одной из незаменимых аминокислот млекопитающих и, таким образом, является необходимым компонентом в питании человека, кормах для животных и средах для культивирования клеток. Однако эта ароматическая аминокислота очень восприимчива к окислению и, как известно, распадается на несколько продуктов во время производства, хранения и обработки. Многие физические и химические процессы способствуют разложению этого соединения, в первую очередь за счет окисления или расщепления высокореакционноспособного индольного кольца.Основными факторами, способствующими этому, являются активные формы кислорода, такие как синглетный кислород, перекись водорода и гидроксильные радикалы; световые и фотосенсибилизаторы; металлы; и тепло. В многокомпонентной смеси триптофан также обычно реагирует с карбонилсодержащими соединениями, что приводит к большому разнообразию продуктов. Цель этого обзора — обобщить текущее состояние знаний о продуктах распада и взаимодействия триптофана в сложных жидких растворах и в белках. В целях контекста будет включено краткое изложение основных путей метаболизма триптофана, а также общие методы и проблемы при производстве триптофана.Обзор будет сосредоточен на условиях, которые приводят к деградации триптофана, продуктам, образующимся в этих процессах, их известным биологическим эффектам и методам, которые могут применяться для стабилизации аминокислоты.

Ключевые слова

Триптофан

Продукты разложения

Окисление

Реакционная способность

Стабильность

Активные формы кислорода

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

© 2020 Автор (ы). Опубликовано Elsevier Inc.

Рекомендуемые статьи

Цитирование статей

Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Синтетические пути и процессы для эффективного производства 5-гидрокситриптофана и серотонина из глюкозы в Escherichia coli | Journal of Biological Engineering

Концептуальный дизайн пути производства 5HTP и серотонина

Есть два возможных пути производства серотонина из триптофана. Триптофан можно гидроксилировать до 5HTP и далее превращать в серотонин; в качестве альтернативы, если триптофан декарбоксилирован до триптамина, он затем может быть преобразован в серотонин.В случае второго пути, упомянутого выше, Park et al. [26] наблюдали низкую активность триптамин-5-гидроксилазы (T5H) у E. coli : 0,15 мМ серотонина производилось при добавлении триптамина в среду с концентрацией, округленной до 0,5 мМ, и концентрация серотонина не увеличивалась, когда субстрат концентрация увеличилась.

Ранее мы сконструировали гидроксилазу ароматической аминокислоты из C. taiwanensis ( Ct AAAH-W192F, далее именуемой Ct AAAH-F), с которой 2.5 мМ 5HTP было продуцировано в E. coli в среде, содержащей 5 мМ триптофана [20]. Кроме того, и триптофан, и 5HTP являются естественными субстратами TDC [21, 26]. Следовательно, мы решили производить серотонин с помощью 5HTP из простого источника углерода глюкозы.

Создание штамма для продукции 5HTP из глюкозы

Путь восстановления птерина (кофактора) был включен через плазмиду (Pl) или через интеграцию генома (Gi) в штамм-продуцент триптофана S028 [14], посредством чего штаммы Были получены TrpD-Pl и TrpD-Gi.Никаких различий в отношении роста и продукции триптофана между исходным штаммом и вновь созданными штаммами не наблюдалось (рис. 1. Дополнительный файл 1).

Эти штаммы трансформировали двумя вариантами pACYCDuet- Ct AAAH-F. Сильно-индуцибельный промотор Т7 из этой плазмиды был заменен сильным конститутивным промотором (P _trc ) и конститутивным промотором средней силы (P _J23110 ), создавая pACPtrc- Ct AAAH-F и pACPJ23- Ct AAAH-F соответственно.В целом, небольшое снижение продукции триптофана наблюдалось в штамме TrpD-Gi при трансформации упомянутыми плазмидами. Более того, в культуре TrpD-Gi было обнаружено меньшее количество 5HTP по сравнению с TrpD-Pl. С TrpD-Pl штамм, несущий pACJ23- Ct AAAH-F, продуцировал более 2,5 г / л триптофана и 100 мг / л 5HTP из глюкозы во встряхиваемых колбах после 60-часовой ферментации. Штамм с pACPtrc- Ct AAAH-F продуцировал аналогичное количество триптофана, но примерно на 25% меньше 5HTP (рис.2а-б).

Рис. 2

Продукция 5HTP в различных штаммах E. coli . — продукция триптофана и продукция ( b ) 5HTP штаммов TrpD-Gi и TrpD-Pl, несущих ген Ct AAAH-F под контролем промоторов P _trc и P _J23110 соответственно. c Триптофан и 5HTP продуцирование TrpD-Pl / pACJ23- Ct AAAH-F с течением времени

Хотя TrpD-Pl / pACJ23- Ct AAAH-F продуцировало наибольшее количество 5HTP в наборе проанализированных штаммов, по-прежнему остается большое количество остаточного триптофана (2.7 ± 0,6 г / л) по сравнению с целевым продуктом (5HTP: 100,4 ± 3,5 мг / л), также уровень 5HTP не увеличивался с уровнем концентрации триптофана. Продукция триптофана достигла устойчивого состояния через 24 часа после инокуляции, в то время как продукция 5HTP была стабильной через 48 часов (рис. 2c). По этой причине мы решили продолжить разработку фермента Ct AAAH-F, используя остаточный триптофан в качестве критерия отбора для эволюции белка.

Оптимизация пути 5HTP с помощью белковой инженерии

Ct AAAH

Два положения Ct AAAH-F были подвергнуты SM с использованием стратегии уменьшения кодонов, предложенной Kille et al.[24]. Остатки Phe197 и Glu219 были выбраны для SM, потому что эти положения являются частью связывающего кармана фермента в области, которая взаимодействует с ароматическим кольцом субстрата, и они также находятся рядом с кофактором. Эти остатки также играют важную роль в определении формы и объема кармана (рис. 3а).

Рис. 3

Белковая инженерия Ct AAAH-F. Ct AAAH-F связывающий карман предсказал: атомы кофактора и лицевой триады 2-His-1-кабоксилата представлены серым цветом, атом железа — розовым; Поверхность триптофана показана синим цветом, атомы F197 и E219 представлены оранжевым цветом, а их поверхности показаны зеленым цветом. b Ct Предсказанный карман связывания AAAH-LC: как в a., Но L197 и C219 присутствуют в оранжевом цвете, а также их поверхности. c График Лайнуивера-Берка для Ct AAAH-F и Ct AAAH-LC. d Производство триптофана и 5HTP после периодической ферментации. Значения на графике представляют собой среднее трех повторов, полосы ошибок соответствуют стандартной ошибке среднего (SEM)

Мы амплифицировали часть гена и векторную основу из pACPJ23- Ct AAAH-F с использованием фосфоротиоатных праймеров; после расщепления раствором I ₂ / EtOH был получен фрагмент с липкими концами.Четыре синтетических олиго, которые включают положения Phe197 и Glu219, использовали для создания двух независимых библиотек. Гибридизированные фрагменты трансформировали в штамм BL21 (DE3) ΔtnaA , несущий плазмиду pSenTrp (-LVA) .2, которая кодирует внутриклеточный сенсор триптофана. Ферменты с низкой активностью не должны потреблять триптофан, следовательно, флуоресценция должна быть высокой; и наоборот, низкая флуоресценция означает низкую внутриклеточную концентрацию триптофана из-за активности фермента, который преобразовал его в 5HTP.

Для исследования качества библиотек был секвенирован ген Ct AAAH-F из 48 колоний: 43 колонии были идентичны исходной последовательности, за исключением насыщенного сайта, четыре последовательности имели инделки возле липких концов, где молекулы гибридизировались, и одна последовательность представляла точечную мутацию из двух только что упомянутых категорий.

Всего было скринировано 1673 колонии в среде M9, снабженной 1 мМ L-триптофаном, 823 колонии из библиотеки Phe197 (F197-Lib) и 850 из библиотеки Glu219 (E219-Lib).Мы отобрали 167 колоний из F197-L и 124 из E219-L с низкой флуоресценцией или без нее и перенесли их на новый планшет M9, снабженный 2 мМ L-триптофаном. Последовательные шаги по увеличению уровня триптофана на 1 мМ выполняли до тех пор, пока не стало заметным явное изменение флуоресценции (по сравнению с предыдущим планшетом). В конце, четыре и три одиночные колонии с низкой флуоресценцией от F197-Lib и E219-Lib были идентифицированы в 5 мМ чашках с триптофаном.

Из этих колоний экстрагировали ДНК

и полностью секвенировали ген Ct AAAH-F.Из F197-Lib одна колония имела тот же генотип, что и колония дикого типа (дальнейший анализ выявил мутацию в сенсоре триптофана), две имели мутацию, которая заменяла фенилаланин на лейцин (F197 L), и одна последовательность содержала изолейцин в позиция 197 (F197I). Все последовательности, полученные из E219-Lib, представляли цистеин в аминокислотном положении 219 вместо глутамата (E219C).

Проведены ферментативные анализы

с тремя идентифицированными вариантами, и их сравнили с Ct AAAH-F, кинетические параметры приведены в таблице 1.Leu197 и Cys219 показали лучшие результаты в анализе гидроксилирования триптофана по сравнению с Ct AAAH-F. Затем мы создали двойной мутант Ct AAAH-F197 L / E219C ( Ct AAAH-LC) для дальнейшего изучения комбинаторного эффекта этих остатков. Двойной мутант показал более высокую активность, чем варианты с одиночными мутациями. Ct AAAH-LC также показал более низкое значение K _м (0,95 мМ) и более высокую скорость реакции (V _max = 1,9 мМ · с ^{— 1} ) по сравнению с исходным Ct AAAH-F (Рис.3в).

Таблица 1 Кинетические параметры устойчивого состояния Cupriavidus taiwanensis триптофангидроксилазы W192F ( Ct, AAAH-F) и вариантов, полученных в результате полурациональной эволюции

Производство триптофана и 5HTP сравнивали для штаммов TrpD-Plins. плазмиды p Ct AAAH-F и p Ct AAAH-LC соответственно. После 60 часов периодической ферментации в клетках, несущих плазмиду p Ct AAAH-LC, продуцировалось 372,6 ± 19,7 мг / л 5HTP, примерно 3.В 5 раз выше, чем у клеток с p Ct AAAH-F. В случае клеток с p Ct AAAH-LC наблюдалось снижение продукции триптофана. Этот оптимизированный штамм использовали для дальнейшего производства серотонина (рис. 3d).

Производство серотонина с использованием единственной культуры

Продуцент 5HTP (штамм TrpD-Pl / p Ct AAAH-LC) трансформировали плазмидой pCOLAJ23- TDC .2. После 60 ч периодической ферментации с подпиткой OD ₆₀₀ достигло значения 10.2 ± 0,6 и 5,34 ± 0,43 г / л триптофана. Конечная продукция 5HTP была довольно низкой (7,3 ± 0,6 мг / л) по сравнению с контролем TrpD-Pl / p Ct AAAH-LC (962 ± 58 мг / л). Кроме того, серотонин не производился. Мы обнаружили 3,03 ± 0,32 г / л триптамина в супернатанте, что указывает на сильное предпочтение фермента TDC триптофану.

В попытке разделить стадии продуцирования 5HTP и серотонина, TDC был субклонирован в плазмиду pBAD; в этом случае TDC будет индуцироваться арабинозой. TDC индуцировали через 24 ч после инокуляции (OD ₆₀₀ около 10). Мы обнаружили 1,81 ± 0,29 г / л триптамина, что аналогично 1,66 ± 0,27 г / л, продуцируемых в неиндуцированном контроле. 21,3 ± 3,5 мг / л 5HTP и 0,8 ± 0,2 мг / л серотонина были обнаружены в супернатанте после 60-часовой ферментации.

Стратегия двухэтапной ферментации для эффективного производства серотонина

Декарбоксилирование TDC является ключевым этапом в синтетическом пути производства серотонина, и хотя этот фермент может использовать в качестве субстрата как 5HTP, так и триптофан, он имеет высокий уровень предпочтение в пользу последнего.Несмотря на преимущества системы продуцирования одного штамма, было бы трудно интегрировать жесткий контроль над экспрессией TDC плюс сконструированный фермент с меньшим предпочтением триптофана, но без ущерба для активности 5HTP. Чтобы обойти эту проблему, мы решили отделить последний этап от производства 5HTP, используя двухэтапный подход к культуре.

Сначала 5HTP продуцировали из глюкозы с использованием TrpD-Pl / p Ct AAAH-LC со стратегией периодической ферментации с подпиткой.После 60-часовой ферментации конечная достигнутая OD составила 59 ± 3,1, 23,4 ± 1,4 г / л триптофана и было произведено 962 ± 58 мг / л 5HTP (фиг. 4a-b). Хроматограммы на фиг. 4c показывают накопление триптофана и 5HTP, оба пика появляются и увеличиваются в одни и те же моменты времени, что указывает на одновременную продукцию при ферментации (фиг. 4c). Супернатант, содержащий 5HTP, собирали центрифугированием и фильтрацией. На втором этапе продуцирование серотонина проводили путем смешивания свежей ферментационной среды с супернатантом 5HTP (соотношение 4: 1), концентрацию глюкозы доводили до 30% и pH до 6.7. Смешанную среду инокулировали штаммом BL21 (DE3) ΔtnaA , несущим плазмиду pCOLAJ23- TDC . Рост клеток прекращался через 24 ч после инокуляции (рис. 4г). Потребление 5HTP и производство серотонина сильно коррелировали (рис. 4 e-f). Серотонин непрерывно накапливался до тех пор, пока через 44 часа он не достиг стабильного значения. Максимальная продукция серотонина наблюдалась через 52 ч после инокуляции, 154,3 ± 14,3 мг / л. Начальная концентрация триптофана в среде составляла 5.66 ± 0.61 г / л, после 52 ч ферментации уровень триптофана снизился до 2,66 ± 0,54 г / л. Мы также обнаружили 2,91 ± 0,46 г / л триптамина.

Рис. 4

Производство серотонина с использованием двухэтапной стратегии. Кривые роста a и d ; ( b и e ) производство / потребление триптофана, 5HTP и серотонина. Побочная реакция (превращение триптофана в триптамин) также указана на панели e. пунктирными линиями; c и f ВЭЖХ-картина удерживания триптофана, 5HTP и серотонина; ( a , b и c ) панели соответствуют ферментации TrpD-Pl / pACJ23- Ct AAAH-LC для производства 5HTP из глюкозы; панели ( d , e и f ) соответствуют ферментации BL21 (DE3) ΔtnaA / pCOLAJ23- TDC для производства серотонина.Значения на графике представляют собой среднее трехкратное повторение, полосы ошибок соответствуют стандартной ошибке среднего (SEM)

KEGG СОЕДИНЕНИЕ: c00078

Запись	C00078 Соединение
Имя	L-триптофан; Триптофан; (S) -альфа-Бета- (3-индолил) пропионовая кислота
Формула	C11h22N2O2
Точная масса	204.0899
Мол. Вес	204.2252
Структура	Mol fileKCF fileDB search
Замечание
Реакция
Путь	map00260 Глицин, серин и треонин метаболизма map00400 фенилаланин, тирозин и триптофан биосинтез map00901 индольные алкалоиды биосинтез map00998 Биосинтез различных вторичных метаболитов — часть 2 map01060 Биосинтез вторичных метаболитов растений map01061 Биосинтез фенилпропаноидов алк алкосинтез map01070 Биосинтез растительных гормонов map01110 Биосинтез вторичных метаболитов map01210 Метаболизм 2-оксокарбоновой кислоты map04974 Переваривание и всасывание белков map05230 Центральный углеродный метаболизм1 при раке 9048	M00023 Биосинтез триптофана, хоризмат => триптофан метаболит триптофана кинуренин => 2-аминомуконат M00037 Биосинтез мелатонина, животные, триптофан => серотонин M00370 Биосинтез глюкозинолатов, триптофан => глюкобрассицин биреморгин биреморгин M00786 M00786 алкоблокатор F491 M00789 Биосинтез ребеккамицина, триптофан => ребеккамицин M00790 Биосинтез пирролнитрина, триптофан => пирролнитрин триптофан => пирролнитрин

триптофан 478 M00808 Violacein биосинтез, триптофан => violacein

M00891

биосинтеза Ditryptophenaline, триптофан + фенилаланин => ditryptophenaline

M00901

Биосинтез Fumiquinazoline, триптофан + аланин + антранилат => фумихиназолин

M00912

Биосинтез НАД, триптофан => хинолинат => НАД

сермепинат 4849

M00936	Мелатонин

биосинтез мелатонина Брайт Соединения с биологической ролью [BR: br08001]
Пептиды
Аминокислоты
Общие аминокислоты
C00078 Триптофан (Trp)
Анатомо-терапевтическая химическая классификация (АТХ) [BR: br08303]
N НЕРВНАЯ СИСТЕМА
N06 POSTICSANESSA Другие антидепрессанты
N06AX02 Триптофан
D00020 Триптофан (USP / INN)
Категория риска японских безрецептурных препаратов [BR: br08312]
Безрецептурные препараты третьего класса
Неорганические и органические химические вещества
L-Триптофан
D00020 Триптофан (
Лекарственное средство внесен в Японскую Фармакопею [BR: br08311]
Химические вещества
D00020 L-Триптофан
Иерархия BRITE Другие БД Данные KCF Показать

ATOM 15
1 C8y C 17.