La L -tirosina o tirosina (símbolo Tyr o Y ) [2] o 4-hidroxifenilalanina es uno de los 20 aminoácidos estándar que utilizan las células para sintetizar proteínas . Es un aminoácido no esencial con un grupo lateral polar . La palabra "tirosina" proviene del griego tyrós , que significa queso , ya que fue descubierta por primera vez en 1846 por el químico alemán Justus von Liebig en la proteína caseína del queso. [3] [4] Se llama tirosilo cuando se hace referencia a un grupo funcional o cadena lateral. Si bien la tirosina generalmente se clasifica como unaminoácido hidrófobo , es más hidrófilo que la fenilalanina . [5] Está codificada por los codones UAC y UAU en el ARN mensajero .
El símbolo de una letra Y se asignó a la tirosina por ser la letra más cercana alfabéticamente de las disponibles. Nótese que T se asignó a la treonina estructuralmente más simple, U se evitó por su similitud con V para valina, W se asignó al triptófano, mientras que X se reservó para aminoácidos indeterminados o atípicos. [6] También se propuso el símbolo mnemotécnico t Y rosina. [7]
Además de ser un aminoácido proteinogénico , la tirosina tiene un papel especial en virtud de la funcionalidad fenólica . Su grupo hidroxilo es capaz de formar el enlace éster , en particular con el fosfato. Los grupos fosfato se transfieren a los residuos de tirosina a través de las proteínas quinasas . Esta es una de las modificaciones postraduccionales . La tirosina fosforilada se produce en proteínas que forman parte de los procesos de transducción de señales .
Una funcionalidad similar se presenta también en la serina y la treonina , cuyas cadenas laterales tienen un grupo hidroxi, pero son alcoholes . La fosforilación de las fracciones de estos tres aminoácidos (incluida la tirosina) crea una carga negativa en sus extremos, que es mayor que la carga negativa de los únicos ácidos cargados negativamente, el aspártico y el glutámico . Las proteínas fosforiladas mantienen estas mismas propiedades, que son útiles para interacciones proteína-proteína más fiables, por medio de la fosfotirosina, la fosfoserina y la fosfotreonina. [8]
Los sitios de unión de una fosfoproteína de señalización pueden ser diversos en su estructura química. [9]
La fosforilación del grupo hidroxilo puede cambiar la actividad de la proteína objetivo o puede formar parte de una cascada de señalización a través de la unión del dominio SH2 . [10]
Un residuo de tirosina también juega un papel importante en la fotosíntesis . En los cloroplastos ( fotosistema II ), actúa como donador de electrones en la reducción de la clorofila oxidada . En este proceso, pierde el átomo de hidrógeno de su grupo OH fenólico. Este radical es posteriormente reducido en el fotosistema II por los cuatro grupos centrales de manganeso . [11]
La ingesta dietética de referencia para la tirosina se estima generalmente junto con la fenilalanina . Varía según el método de estimación, sin embargo, se considera que la proporción ideal de estos dos aminoácidos es 60:40 (fenilalanina:tirosina) ya que el cuerpo humano tiene dicha composición. [12] La tirosina, que también se puede sintetizar en el cuerpo a partir de la fenilalanina, se encuentra en muchos productos alimenticios ricos en proteínas , como la carne , el pescado , el queso , el requesón , la leche , el yogur , los cacahuetes , las almendras , las semillas de calabaza , las semillas de sésamo , la proteína de soja y las habas . [13] [14] Por ejemplo, la clara de un huevo tiene unos 250 mg por huevo, [15] mientras que la carne de ternera, cordero, cerdo, atún, salmón, pollo y pavo contienen unos 500-1000 mg por porción de 3 onzas (85 g). [15] [16]
En las plantas y la mayoría de los microorganismos, la tirosina se produce a través del prefenato , un intermediario en la vía del shikimato . El prefenato se descarboxila oxidativamente con retención del grupo hidroxilo para dar p -hidroxifenilpiruvato, que se transamina utilizando glutamato como fuente de nitrógeno para dar tirosina y α-cetoglutarato .
Los mamíferos sintetizan tirosina a partir del aminoácido esencial fenilalanina (Phe), que se obtiene de los alimentos. La conversión de Phe en Tyr es catalizada por la enzima fenilalanina hidroxilasa , una monooxigenasa. Esta enzima cataliza la reacción provocando la adición de un grupo hidroxilo al extremo del anillo aromático de 6 carbonos de la fenilalanina , de modo que se convierte en tirosina.
Algunos de los residuos de tirosina pueden ser marcados (en el grupo hidroxilo) con un grupo fosfato ( fosforilados ) por las proteínas quinasas . En su forma fosforilada, la tirosina se llama fosfotirosina . La fosforilación de la tirosina se considera uno de los pasos clave en la transducción de señales y la regulación de la actividad enzimática. La fosfotirosina se puede detectar a través de anticuerpos específicos . Los residuos de tirosina también pueden modificarse mediante la adición de un grupo sulfato, un proceso conocido como sulfatación de tirosina . [17] La sulfatación de tirosina es catalizada por la tirosilproteína sulfotransferasa (TPST). Al igual que los anticuerpos de fosfotirosina mencionados anteriormente, recientemente se han descrito anticuerpos que detectan específicamente la sulfotirosina. [18]
En las células dopaminérgicas del cerebro , la tirosina se convierte en L-DOPA por acción de la enzima tirosina hidroxilasa (TH). La TH es la enzima limitante de la velocidad de síntesis del neurotransmisor dopamina . La dopamina puede convertirse luego en otras catecolaminas , como la noradrenalina y la epinefrina .
Las hormonas tiroideas triyodotironina (T 3 ) y tiroxina (T 4 ) en el coloide de la tiroides también se derivan de la tirosina.
Se ha demostrado que el látex de Papaver somniferum , la adormidera, convierte la tirosina en el alcaloide morfina y se ha establecido la vía biosintética de tirosina a morfina utilizando tirosina marcada con radiocarbono 14 para rastrear la ruta sintética in vivo. [22] La tirosina amoniaco liasa (TAL) es una enzima en la vía de biosíntesis de fenoles naturales. Transforma la L-tirosina en ácido p-cumárico . La tirosina también es el precursor del pigmento melanina . La tirosina (o su precursora fenilalanina) es necesaria para sintetizar la estructura de benzoquinona que forma parte de la coenzima Q10 . [23] [24]
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La descomposición de la L-tirosina (sin. para -hidroxifenilalanina) comienza con una transaminación dependiente de α-cetoglutarato a través de la tirosina transaminasa hasta para -hidroxifenilpiruvato . La descripción posicional para , abreviada p , significa que el grupo hidroxilo y la cadena lateral en el anillo de fenilo están uno frente al otro (ver la ilustración a continuación).
El siguiente paso de oxidación es catalizado por la p -hidroxifenilpiruvato dioxigenasa y la separación del CO2 homogentisato ( 2,5-dihidroxifenil-1-acetato). [25] Para separar el anillo aromático del homogentisato, se requiere otra dioxigenasa, la homogentisato 1,2-dioxigenasa . De este modo, mediante la incorporación de otra molécula de O2 , se crea maleilacetoacetato .
El fumarilacetoacetato es creado por la maleilacetoacetato cis - trans -isomerasa a través de la rotación del grupo carboxilo creado a partir del grupo hidroxilo por oxidación. Esta cis-trans -isomerasa contiene glutatión como coenzima . El fumarilacetoacetato es finalmente dividido por la enzima fumarilacetoacetato hidrolasa a través de la adición de una molécula de agua.
De esta manera se liberan fumarato (también un metabolito del ciclo del ácido cítrico) y acetoacetato (3-cetobutiroato). El acetoacetato es un cuerpo cetónico , que se activa con succinil-CoA, y luego se puede convertir en acetil-CoA , que a su vez puede oxidarse mediante el ciclo del ácido cítrico o usarse para la síntesis de ácidos grasos .
El ácido florético también es un metabolito urinario de la tirosina en ratas. [26]
Se conocen tres isómeros estructurales de la L-tirosina. Además del aminoácido común L-tirosina, que es el isómero para ( para -tyr, p -tyr o 4-hidroxifenilalanina), hay dos regioisómeros adicionales, a saber, meta -tirosina (también conocida como 3-hidroxifenilalanina , L- m -tirosina y m -tyr) y orto -tirosina ( o -tyr o 2-hidroxifenilalanina), que se encuentran en la naturaleza. Los isómeros m -tyr y o -tyr, que son raros, surgen a través de la hidroxilación no enzimática de radicales libres de fenilalanina en condiciones de estrés oxidativo . [27] [28]
La tirosina es un precursor de los neurotransmisores y aumenta los niveles plasmáticos de neurotransmisores (en particular la dopamina y la noradrenalina), [29] pero tiene poco o ningún efecto sobre el estado de ánimo en sujetos normales. [30] [31] [32]
Una revisión sistemática de 2015 encontró que "la carga de tirosina contrarresta agudamente las disminuciones en la memoria de trabajo y el procesamiento de la información que son inducidas por condiciones situacionales exigentes como el clima extremo o la carga cognitiva " y, por lo tanto, "la tirosina puede beneficiar a individuos sanos expuestos a condiciones situacionales exigentes". [33]
La L-tirosina se utiliza en productos farmacéuticos , suplementos dietéticos y aditivos alimentarios . Anteriormente se utilizaban dos métodos para fabricar L-tirosina. El primero implica la extracción del aminoácido deseado de hidrolizados de proteínas mediante un enfoque químico. El segundo utiliza la síntesis enzimática a partir de fenólicos, piruvato y amoníaco mediante el uso de tirosina fenol-liasa . [34] Los avances en ingeniería genética y el advenimiento de la fermentación industrial han cambiado la síntesis de L-tirosina al uso de cepas modificadas de E. coli . [35] [34]