Аминокислоты: катаболизм углерода: триптофан
Триптофан вследствие многообразия связанных с ним метаболических реакций и продуктов был одной из первых аминокислот, которые были отнесены к незаменимым. Исследования, проведенные на мутантах Neurospora и на бактериях Pseudomonas , а также выделение метаболитов триптофан а из мочи, оказали неоценимую помощь в выяснении деталей метаболизма триптофан а.
При введении с пищей [14C]-триптофана большая часть изотопа включается в состав белков, однако существенная часть обнаруживается в моче в составе различных катаболитов. Атомы углерода боковой цепи и ароматического кольца могут полностью переходить в амфиболические интермедиаты при трансформации триптофана по кинуренин - антранилат ному пути ( Катаболизм аминокислот, образующих ацетил-CoA: метаболическая карта ), играющему важную роль в деградации триптофана и в его превращении в никотинамид .
Триптофаноксигеназа ( триптофанпирролаза ) катализирует раскрытие индольного кольца с включением двух атомов молекулярного кислорода в образующийся N- формилкинуренин . Данный фермент является металлопротеином, содержащим железопорфирин ; синтез его в печени индуцируется адренокортикостероидами и триптофаном. Значительная часть синтезированного фермента находится в латентной форме и требует активации. Триптофан стабилизирует оксигеназу по отношению к протеолитическим ферментам . Она ингибируется по принципу обратной связи производными никотиновой кислоты , в том числе NADPH .
Гидролитическое удаление формильной группы N- формилкинуренин а катализируется в печени млекопитающих кинуренинформилазой . Гидролиз в H218O приводит к включению атома 18O в образующийся формиат . Фермент также катализирует аналогичные реакции с различными арилформиламин ами.
Продуктом реакции, катализируемой кинуренинформилазой, является кинуренин . Он может быть дезаминирован в результате реакции переаминирования с переносом аминогруппы боковой цепи на альфа-кетоглутарат . Образующееся при этом кетопроизводное претерпевает спонтанную циклизацию, превращаясь в кинуреновую кислоту . Это соединение является побочным продуктом катаболизма кинуренина и не относится к катаболитам, образующимся на главном пути.
Дальнейший ход метаболизма кинуренина включает его превращение в 3- гидроксикинуренин и далее в 3- гидроксиантранилат . Гидроксилирование происходит при участии молекулярного кислорода и осуществляется в NADPH-зависимой реакции гидроксилирования, аналогичной реакции гидроксилирования фенилаланин а.
Кинуренин и гидроксикинуренин превращаются в гидроксиантранилат при участии пиридоксальфосфат-содержащего фермента кинурениназы . Недостаток витамина B6 , приводит к частичной утрате способности к катаболизму этих кинурениновых производных; во внепеченочных тканях они превращаются в ксантуренат . Этот в норме отсутствующий катаболит появляется в моче человека, обезьян и крыс при недостаточном содержании в пище витамина B6. В этих условиях введение избыточных количеств триптофана приводит к экскреции ксантурената с мочой.
У многих животных превращение триптофана в никотиновую кислоту делает необязательным поступление этого витамина с пищей. У крыс, кроликов, собак и свиней пищевой триптофан может полностью заменить этот витамин; у человека, а также у ряда животных избыточное потребление триптофана с пищей повышает экскрецию с мочой производных никотиновой кислоты (например, N- метилникотинамид а). При недостатке витамина B6 нарушение образования из триптофана никотиновой кислоты может привести к нарушению синтеза пиридиновых нуклеотидов , NAD + и NADP +. Если ввести в организм достаточное количество никотиновой кислоты, нормальный синтез пиридиновых нуклеотидов возобновляется даже в отсутствие витамина B6.
Метаболические нарушения катаболизма триптофан а. Болезнь Хартнупа , наследственное нарушение метаболизма триптофана, характеризуется появлением сыпи на коже , как при пеллагре , перемежающейся мозжечковой атаксией и умственной отсталостью. Моча больных содержит значительно повышенные количества индолацетат а ( альфа-N-[индол-3-ацетил]глутамин а) и триптофана.
