TIROSIN: KARAKTERISTIK, STRUKTUR, FUNGSI, MANFAAT - BIOLOGI - 2025

The tirosin (Tyr, Y) adalah salah satu dari 22 asam amino yang membentuk protein dari semua sel dalam makhluk hidup. Tidak seperti asam amino lain seperti valin, treonin, triptofan, leusin, lisin, dan lainnya, tirosin adalah asam amino esensial yang "bersyarat".

Nama "tirosin" berasal dari kata Yunani "tiros", yang berarti keju, karena asam amino ini pertama kali ditemukan dalam makanan ini. Istilah ini diciptakan pada tahun 1846 oleh Liebig, yang mencampurkan keju dengan kalium hidroksida dan memperoleh senyawa yang tidak diketahui, hampir tidak larut dalam air.

Struktur kimia dari asam amino Tirosin (Sumber: Clavecin via Wikimedia Commons)

Setelah deskripsi awal, peneliti lain seperti Warren de la Rue dan Hinterberger memperolehnya masing-masing dari serangga coccoid dan protein tanduk. Pemisahannya dari hidrolisis protein lain dengan asam klorida dijelaskan pada tahun 1901 oleh Mörner.

Umumnya, asam amino ini diperoleh pada mamalia berkat hidroksilasi fenilalanin, meski juga diserap di usus dari protein yang dikonsumsi bersama makanan.

Tirosin memiliki banyak fungsi dalam tubuh manusia dan di antaranya yang paling relevan adalah, mungkin, sebagai substrat untuk produksi neurotransmiter dan hormon seperti adrenalin dan hormon tiroid.

karakteristik

Tirosin memiliki berat sekitar 180 g / mol dan gugus R atau rantai sampingnya memiliki konstanta disosiasi pKa 10,07. Kelimpahan relatifnya dalam protein seluler tidak melebihi 4%, tetapi memiliki banyak fungsi penting untuk fisiologi manusia.

Asam amino ini termasuk dalam kelompok asam amino aromatik, di mana ditemukan juga fenilalanin dan triptofan. Anggota kelompok ini memiliki cincin aromatik pada gugus R atau rantai sampingnya dan umumnya asam amino hidrofobik atau apolar.

Seperti triptofan, tirosin menyerap sinar ultraviolet dan merupakan salah satu residu asam amino yang bertanggung jawab atas absorbansi cahaya pada 280 nm dari banyak protein, sehingga berguna untuk karakterisasinya.

Ini dianggap sebagai asam amino esensial "bersyarat" karena biosintesisnya pada manusia bergantung pada fenilalanin, asam amino esensial. Jika tubuh memenuhi kebutuhan fenilalanin hariannya, tirosin dapat disintesis tanpa masalah dan bukan merupakan asam amino pembatas.

Namun, jika diet kekurangan fenilalanin, tubuh tidak hanya akan mengalami ketidakseimbangan asam amino ini, tetapi juga tirosin. Penting juga untuk dicatat bahwa reaksi sintesis tirosin dari fenilalanin tidak reversibel, sehingga tirosin tidak dapat memenuhi kebutuhan seluler untuk fenilalanin.

Tirosin juga termasuk dalam kelompok asam amino dengan peran ganda dalam produksi zat antara metabolik glikogenik dan ketogenik, yang terlibat dalam sintesis glukosa untuk otak dan dalam pembentukan badan keton di hati.

Struktur

Seperti asam amino lainnya, tirosin, atau asam β-parahydroxyphenyl-α-amino propionic, adalah asam α-amino yang memiliki atom karbon pusat, disebut karbon α dan itu kiral, karena terkait dengan empat. atom atau molekul substituen yang berbeda.

Karbon kiral ini terikat pada dua kelompok karakteristik asam amino: gugus amino (NH2) dan gugus karboksil (COOH). Ia juga berbagi salah satu ikatannya dengan atom hidrogen dan ikatan yang tersisa ditempati oleh gugus R atau rantai samping yang tepat dari setiap asam amino.

Dalam kasus tirosin, kelompok ini terdiri dari cincin aromatik yang terkait dengan gugus hidroksil (OH), yang memberinya kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen dengan molekul lain dan yang memberikan karakteristik fungsional penting untuk enzim tertentu.

fitur

Tirosin adalah komponen fundamental dari banyak protein dengan aktivitas dan fungsi biologis yang sangat beragam.

Pada manusia dan mamalia lain, asam amino ini digunakan di jaringan saraf dan ginjal untuk sintesis dopamin, epinefrin dan norepinefrin, tiga neurotransmitter katekolaminergik terkait yang sangat penting untuk fungsi tubuh.

Ia juga penting untuk sintesis pelindung radiasi ultraviolet (UV) seperti melanin; beberapa obat penghilang rasa sakit seperti endorfin dan molekul antioksidan seperti vitamin E.

Dengan cara yang sama, asam amino ini berfungsi untuk sintesis hormon tirosin, gurita dan tiroid melalui pengorganisasian yodium dalam residu tirosin tiroglobulin.

Tyramine adalah molekul vasoaktif yang ditemukan di tubuh manusia, dan octopamine adalah amina yang terkait dengan norepinefrin.

Semua fungsi tirosin ini dimungkinkan berkat perolehannya dari protein makanan atau dengan hidroksilasi fenilalanin dengan hati sebagai organ utama dari suplai sistemik asam amino tersebut.

Fungsi pada tumbuhan

Tirosin dan beberapa zat antara yang dihasilkan selama biosintesisnya memberi makan jalur biosintesis metabolit yang berspesialisasi dalam pertahanan, dalam daya tarik penyerbuk, dalam transportasi elektronik dan dalam dukungan struktural.

Biosintesis

Pada manusia, tirosin diperoleh dari makanan atau disintesis dalam satu langkah oleh sel hati dari fenilalanin, asam amino esensial, melalui reaksi yang dikatalisasi oleh kompleks enzim fenilalanin hidroksilase.

Kompleks ini memiliki aktivitas oksigenase dan hanya ada di hati manusia atau mamalia lain. Reaksi sintesis tirosin kemudian melibatkan transfer atom oksigen ke posisi para cincin aromatik fenilalanin.

Reaksi ini terjadi pada saat yang sama ketika molekul air dibentuk oleh reduksi atom oksigen molekul lain dan daya reduksi disediakan langsung oleh NADPH yang terkonjugasi dengan molekul tetrahidropterin, yang mirip dengan asam folat.

Biosintesis pada tumbuhan

Pada tumbuhan, tirosin disintesis de novo di bagian hilir jalur "shikimate", yang memberi makan jalur biosintesis lain untuk asam amino aromatik lainnya seperti fenilalanin dan triptofan.

Dalam organisme ini, sintesis dimulai dari senyawa yang dikenal sebagai "corismate", yang merupakan produk akhir dari jalur shikimate dan, selanjutnya, prekursor umum untuk semua asam amino aromatik, vitamin tertentu dan hormon tumbuhan.

Chorismate diubah menjadi prephenate oleh aksi katalitik dari enzim chorismate mutase dan ini adalah langkah “berkomitmen” pertama dalam sintesis tirosin dan fenilalanin pada tumbuhan.

Fenat diubah menjadi tirosin dengan dekarboksilasi oksidatif dan transaminasi, yang dapat terjadi dalam urutan apa pun.

Dalam salah satu jalur biosintetik, langkah-langkah ini dapat dikatalisis oleh enzim spesifik yang dikenal sebagai tyrosine dehydrogenase (PDH) spesifik prepenat (yang mengubah prephenate menjadi 4-hydroxyphenylpyruvate (HPP)) dan tirosin aminotransferase (yang menghasilkan tirosin dari HPP ), masing-masing.

Rute lain sintesis tirosin dari prepenat melibatkan transaminasi prepenat menjadi asam amino non-proteinogenik yang disebut L-hidrogenat, yang dikatalisis oleh enzim prephenate aminotransferase.

L-arogenat kemudian mengalami dekarboksilasi oksidatif untuk membentuk tiroksin, reaksi yang diarahkan oleh enzim tirosin dehidrogenase spesifik arogenat, juga dikenal sebagai ADH.

Tanaman lebih disukai menggunakan rute hidrogenat, sedangkan sebagian besar mikroba mensintesis tirosin dari HPP yang diturunkan dari prephenate.

Peraturan

Seperti halnya sebagian besar jalur biosintetik asam amino, tumbuhan memiliki sistem regulasi yang ketat untuk sintesis asam amino aromatik, termasuk tirosin.

Dalam organisme ini, regulasi terjadi di banyak tingkatan, karena mekanisme yang mengontrol jalur shikimate juga mengontrol produksi tirosin, jalur yang juga terdapat mekanisme regulasi mereka sendiri.

Namun, persyaratan tirosin dan, oleh karena itu, kekakuan dalam pengaturan biosintesisnya, spesifik untuk setiap spesies tanaman.

Degradasi

Degradasi atau katabolisme hasil tirosin dalam pembentukan fumarat dan asetoasetat. Langkah pertama dalam jalur ini adalah konversi asam amino menjadi 4-hidroksipenilpiruvat oleh enzim sitosol yang dikenal sebagai tirosin aminotransferase.

Asam amino ini juga dapat ditransaminasi dalam mitokondria hepatosit oleh enzim aspartat aminotransferase, meskipun enzim ini tidak terlalu penting dalam kondisi fisiologis normal.

Melalui degradasi tirosin, suksinil asetoasetat dapat diproduksi, yang dapat dekarboksilasi menjadi suksinil asetat. Suksinil asetat adalah penghambat paling ampuh dari enzim yang bertanggung jawab untuk sintesis gugus heme, enzim dehidratase asam 5-aminolevulinic.

Sintesis epinefrin dan norepinefrin

Seperti disebutkan, tirosin adalah salah satu substrat utama untuk sintesis dua neurotransmiter yang sangat penting bagi tubuh manusia: adrenalin dan noradrenalin.

Ini awalnya digunakan oleh enzim yang dikenal sebagai tirosin hidroksilase, yang mampu menambahkan gugus hidroksil tambahan ke cincin aromatik dari gugus R tirosin, sehingga membentuk senyawa yang dikenal sebagai dopa.

Dopa menimbulkan dopamin setelah diproses secara enzimatis oleh enzim dopa dekarboksilase, yang menghilangkan gugus karboksil dari asam amino awal dan menghasilkan molekul piridoksal fosfat (FDP).

Dopamin kemudian diubah menjadi norepinefrin dengan aksi enzim dopamin β-oksidase, yang mengkatalisis penambahan gugus hidroksil ke -CH yang merupakan bagian dari gugus R tirosin dan yang berfungsi sebagai "jembatan" antara cincin aromatik dan karbon α.

Epinefrin berasal dari norepinefrin melalui aksi feniletanolamina N-metiltransferase, yang bertanggung jawab atas transfer gugus metil yang bergantung pada S-adenosil-metionin (-CH3) ke gugus amino bebas norepinefrin.

Makanan kaya tirosin

Sebagaimana dibahas di atas, tirosin adalah asam amino esensial "bersyarat", karena ia disintesis dalam tubuh manusia melalui hidroksilasi fenilalanin, asam amino esensial.

Oleh karena itu, jika asupan fenilalanin memenuhi kebutuhan tubuh, tirosin bukanlah faktor pembatas untuk fungsi normal sel. Tirosin, bagaimanapun, juga diperoleh dari protein yang dikonsumsi dengan makanan sehari-hari.

Beberapa penelitian melaporkan bahwa asupan harian minimal tirosin dan fenilalanin harus antara 25 dan 30 mg per kilogram berat badan, jadi rata-rata orang harus mengonsumsi lebih atau kurang 875 mg tirosin per hari.

Makanan dengan kandungan tirosin tertinggi adalah keju dan kedelai. Ini juga termasuk daging sapi, domba, babi, ayam, dan ikan.

Beberapa biji-bijian dan kacang-kacangan seperti kenari juga menyediakan sejumlah besar asam amino ini, seperti halnya telur, produk susu, biji-bijian, dan sereal.

Manfaat asupannya

Tirosin umumnya dikonsumsi dalam bentuk suplemen makanan atau nutrisi, khusus untuk pengobatan patologi yang dikenal sebagai fenilketonuria, yang diderita oleh pasien yang tidak dapat memproses fenilalanin secara memadai dan, oleh karena itu, tidak menghasilkan tirosin.

Diperkirakan bahwa peningkatan jumlah tirosin yang dikonsumsi per hari dapat meningkatkan fungsi kognitif yang berkaitan dengan pembelajaran, ingatan, dan kewaspadaan dalam kondisi stres, karena katabolismenya terkait dengan sintesis neurotransmitter adrenalin dan noradrenalin.

Beberapa orang menggunakan tablet kaya tirosin untuk tetap waspada di siang hari jika mereka kehilangan waktu tidur yang signifikan.

Karena asam amino ini berpartisipasi dalam pembentukan hormon tiroid, konsumsinya dapat memberikan efek positif pada regulasi metabolisme sistemik.

Gangguan defisiensi

Albinisme dan alkaptonuria adalah dua patologi yang terkait dengan metabolisme tirosin. Kondisi pertama terkait dengan sintesis melanin yang rusak dari tirosin dan yang kedua berkaitan dengan kerusakan pada degradasi tirosin.

Albinisme ditandai dengan kurangnya pigmentasi pada kulit, yaitu pasien yang mengidapnya memiliki rambut putih dan kulit kemerahan, karena melanin adalah pigmen yang bertugas memberikan warna pada struktur ini.

Patologi ini berkaitan dengan kekurangan enzim tirosinase spesifik melanosit, yang bertanggung jawab untuk mengubah tirosin menjadi DOPA-kuinon, perantara dalam sintesis melanin.

Gejala alkaptonuria terlihat jelas seperti pigmentasi urin yang berlebihan (gelap) dan artritis yang berkembang lambat.

Patologi metabolik lainnya

Selain itu, terdapat kelainan lain yang terkait dengan metabolisme tirosin, di antaranya adalah:

- Tirosinemia herediter tipe I: ditandai dengan degenerasi hati yang progresif dan disfungsi ginjal

- Sindrom tirosinemia herediter tipe II atau Richner-Hanhart: yang terbukti sebagai lesi keratitis dan ampullary pada telapak tangan dan telapak kaki

- Tirosinemia tipe III: bisa asimtomatik atau muncul sebagai keterbelakangan mental

- "Hawkinsinuria": ditandai dengan asidosis metabolik di masa kanak-kanak dan ketidakmampuan untuk berkembang dalam pertumbuhan

Ada juga cacat bawaan lainnya dalam metabolisme tirosin yang berkaitan dengan defisiensi pada enzim yang bertanggung jawab atas degradasinya, seperti tirosin hidroksilase, yang bertanggung jawab untuk langkah pertama dalam sintesis dopamin dari tirosin.

Referensi

1. Aders Plimmer, R. (1908). Konstitusi Kimia Protein. Bagian I. London, Inggris: Longmans, Green, dan CO.
2. Chakrapani, A., Gissen, P., & McKiernan, P. (2012). Gangguan metabolisme tirosin. Dalam Penyakit Metabolik bawaan: Diagnosis dan Pengobatan (hlm. 265-276).
3. Kretchmer, N., Levine, S., McNamara, H., & Barnett, H. (1956). Aspek Tertentu Metabolisme Tirosin di Masa Muda. I. Perkembangan Sistem Oksidasi Tirosin di Hati Manusia. The Journal of Clinical Investigation, 35 (10), 1089-1093.
4. La Du, B., Zannoni, V., Laster, L., & Seegmiller, E. (1958). Sifat Cacat pada Metabolisme Tirosin di Alkaptonuria. Jurnal Kimia Biologi, 230, 251-260.
5. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (edisi ke-28). McGraw-Hill Medical.
6. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Lehninger Biokimia. Omega Editions (edisi ke-5).
7. Schenck, CA, & Maeda, HA (2018). Biosintesis tirosin, metabolisme, dan katabolisme pada tumbuhan. Fitokimia, 149, 82-102.
8. Slominski, A., Zmijewski, MA, & Pawelek, J. (2012). L-tirosin dan L-dihydroxyphenylalanine sebagai pengatur fungsi melanosit seperti hormon. Pigmen Sel dan Penelitian Melanoma, 25 (1), 14-27.
9. Van de, G. (2018). Garis Kesehatan. Diakses pada 16 September 2019 dari www.healthline.com
10. Web MD. (nd). Diakses pada 15 September 2019 dari www.webmd.com
11. Whitbread, D. (2019). Data Makanan Saya. Diakses pada 15 September 2019 dari www.myfooddata.com