Fenilalanina: características, funções, biossíntese, alimentos - Ciência - 2023

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o fenilalanina (Phe, F) é um dos 9 aminoácidos essenciais, ou seja, não é sintetizado endogenamente pelo corpo humano. Em sua cadeia lateral, esse aminoácido possui um composto aromático apolar que o caracteriza.

A fenilalanina, ou ácido β-fenil-α-amino propiônico, foi identificada pela primeira vez em 1879 pelos cientistas J. H. Schulze e M. Barbieri de uma planta da família Fabaceae conhecida como Lupinus luteus ou "tremoço amarelo".

O dipeptídeo L-fenilalanina-L-aspartilo é conhecido como aspartame ou "NutraSweet", que é um adoçante produzido sinteticamente amplamente utilizado em restaurantes e cafés, normalmente para adoçar bebidas como café, chá, limonada e outros bebidas.

Em frutas com características climatéricas, a conversão da L-fenilalanina em ésteres fenólicos, como o eugenol e seus derivados metílicos, é o que dá origem ao cheiro doce floral ou meloso típico das frutas de banana e banana-da-terra maduras.

Dependendo da forma, a fenilalanina pode ter sabores diferentes. Por exemplo, a forma de L-fenilalanina tem aroma e sabor adocicados, enquanto a D-fenilalanina é ligeiramente amarga e geralmente inodora.

Por ter um forte caráter hidrofóbico, a fenilalanina é um dos principais constituintes de muitas resinas da natureza, como o poliestireno. Essas resinas, quando em contato com as moléculas de água, formam uma estrutura protetora ou de cobertura conhecida como "clatrato".

Os genes que codificam a via de biossíntese da fenilalanina são usados pelos botânicos como relógios evolutivos, uma vez que foram encontrados para serem relacionados à diversificação morfológica das plantas terrestres.

Recursos eestrutura

A fenilalanina compartilha com todos os aminoácidos o grupo carboxila (-COOH), o grupo amino (-NH2) e o átomo de hidrogênio (-H) que estão ligados a um átomo de carbono central conhecido como carbono α. Além disso, é claro, possui um grupo R característico ou cadeia lateral.

A fenilalanina é um dos três aminoácidos que possuem anéis aromáticos ou benzênicos como substituintes nas cadeias laterais. Esses compostos são apolares e, portanto, altamente hidrofóbicos.

O aminoácido em questão é especialmente hidrofóbico, pois, ao contrário da tirosina e do triptofano (os outros dois aminoácidos com anéis aromáticos), ele não possui grupos amino ou hidroxila ligados ao seu anel benzeno.

O grupo aromático, benzóico ou areno da fenilalanina tem a estrutura típica do benzeno: o anel cíclico é estruturado por 6 átomos de carbono que possuem ressonância entre si devido à presença de três ligações duplas e três ligações simples em seu interior.

Ao contrário da tirosina e do triptofano, que em pHs básicos podem adquirir carga positiva e negativa, respectivamente, a fenilalanina retém sua carga neutra, pois o anel benzênico não se ioniza e as cargas dos grupos carboxila e amino se neutralizam.

Classificação

Os aminoácidos são classificados em diferentes grupos de acordo com as características que apresentam suas cadeias laterais ou grupos R, já que estes podem variar em tamanho, estrutura, grupos funcionais e até mesmo em carga elétrica.

Conforme mencionado, a fenilalanina é classificada dentro do grupo dos aminoácidos aromáticos, junto com a tirosina e o triptofano. Todos esses compostos possuem anéis aromáticos em sua estrutura, entretanto, tirosina e triptofano possuem grupos ionizáveis nos substituintes de seus grupos R.

As características de absorção de luz das proteínas em comprimento de onda de 280 nm devem-se à presença de aminoácidos classificados no grupo da fenilalanina, pois absorvem facilmente a luz ultravioleta através de seus anéis aromáticos.

No entanto, foi demonstrado que a fenilalanina absorve muito menos que a tirosina e o triptofano, de modo que na análise de algumas proteínas sua absorbância é previsível.

Estereoquímica

Todos os aminoácidos possuem um carbono central quiral, que possui quatro átomos ou grupos diferentes ligados e, como já mencionado, esse átomo é identificado como o carbono α. Com base neste carbono, pelo menos dois estereoisômeros de cada aminoácido podem ser encontrados.

Estereoisômeros são moléculas de imagem em espelho, que têm a mesma fórmula molecular, mas não são sobrepostas umas às outras, como mãos e pés. Os compostos que giram experimentalmente o plano da luz polarizada para a direita são denotados pela letra D e aqueles que giram para a esquerda pela letra L.

É importante comentar que a distinção entre as formas D-fenilalanina e L-fenilalanina é fundamental para o entendimento do metabolismo desse aminoácido no organismo dos vertebrados.

A forma L-fenilalanina é metabolizada e utilizada para a construção de proteínas celulares, enquanto a D-fenilalanina foi encontrada na corrente sanguínea como um agente protetor contra espécies reativas de oxigênio (ROS).

Características

Na década de 1990, pensava-se que a fenilalanina só era encontrada em algumas espécies de plantas. No entanto, hoje sabe-se que está presente em quase todos os domínios hidrofóbicos de proteínas; na verdade, a fenilalanina é o principal componente das espécies químicas aromáticas de proteínas.

Nas plantas, a fenilalanina é um componente essencial de todas as proteínas; Além disso, é um dos precursores de metabólitos secundários como os fenilpropanóides (que fazem parte dos pigmentos) de moléculas defensivas, de flavonóides, de biopolímeros como a lignina e a suberina, entre outros.

A fenilalanina é a estrutura básica para formar muitas das moléculas que mantêm a homeostase neuronal, entre as quais estão os peptídeos como vasopressina, melanotropina e encefalina. Além disso, esse aminoácido está diretamente envolvido na síntese do hormônio adrenocorticotrópico (ACTH).

Como grande parte dos aminoácidos protéicos, a fenilalanina faz parte do grupo dos aminoácidos cetogênicos e glicogênicos, pois fornece o esqueleto carbônico dos intermediários do ciclo de Krebs, necessários ao metabolismo energético celular e corporal.

Quando em excesso, a fenilalanina se transforma em tirosina e depois em fumarato, um intermediário do ciclo de Krebs.

Biossíntese

A fenilalanina é um dos poucos aminoácidos que não pode ser sintetizado pela maioria dos organismos vertebrados. Atualmente, apenas as vias biossintéticas para este aminoácido são conhecidas em organismos procarióticos, em leveduras, em plantas e em algumas espécies de fungos.

Os genes responsáveis pela rota de síntese são altamente conservados entre plantas e microrganismos, portanto, a biossíntese possui etapas semelhantes em quase todas as espécies. Mesmo algumas enzimas da via estão presentes em alguns animais, porém, não são capazes de sintetizá-la.

Biossíntese de fenilalanina em plantas

Em espécies de plantas, a fenilalanina é sintetizada por meio de uma via metabólica interna nos cloroplastos conhecida como "via do pré-fenato". Essa via está metabolicamente relacionada à "via do shiquimato", por meio do L-arogenato, um dos metabólitos produzidos durante a última.

A enzima arogenato desidratase catalisa uma reação de três etapas, na qual transforma o anel aromático do arogenato no anel benzênico característico da fenilalanina.

Esta enzima catalisa a transaminação, desidratação e descarboxilação para purificar o anel aromático do arogenato e obter um anel sem substituintes.

O pré-fenato, junto com o fenilpiruvato acumulado no interior (a luz) do cloroplasto, pode ser convertido em fenilalanina por meio da reação catalisada pela enzima profenato aminotransferase, que transfere um grupo amino ao fenilpiruvato para que seja reconhecido pela arogenato desidratase e incorporado para a síntese de fenilalanina.

Em algumas espécies de Pseudomonas Vias alternativas à do profenato têm sido descritas, as quais usam enzimas diferentes, mas cujos substratos para a síntese de fenilalanina também são pré-fenato e hidrogenato.

Degradação

A fenilalanina pode ser metabolizada de várias maneiras a partir dos alimentos. No entanto, a maioria dos estudos concentra-se em seu destino nas células do tecido nervoso central e nos tecidos renais.

O fígado é o principal órgão responsável pela degradação ou catabolismo da fenilalanina. Nos hepatócitos existe uma enzima conhecida como fenilalanina hidroxilase, capaz de transformar a fenilalanina em tirosina ou o composto L-3,4-dihidroxifenilalanina (L-DOPA).

O composto L-DOPA é um precursor da norepinefrina, epinefrina e outros hormônios e peptídeos com atividade no sistema nervoso.

A fenilalanina pode ser oxidada nas células cerebrais pela enzima tirosina hidroxilase, responsável por catalisar a conversão da fenilalanina em dopacromo na presença de ácido L-ascórbico.

Anteriormente pensava-se que a enzima tirosina hidroxilase hidroxilava apenas a tirosina, porém verificou-se que esta hidroxila a fenilalanina e a tirosina na mesma proporção e que a hidroxilação da fenilalanina inibe a hidroxilação da tirosina.

Atualmente, sabe-se que altos níveis de tirosina inibem a atividade enzimática da tirosina hidroxilase, mas o mesmo não ocorre com a fenilalanina.

Alimentos ricos em fenilalanina

Todos os alimentos ricos em proteínas têm um teor de fenilalanina entre 400 e 700 mg por porção de comida ingerida. Alimentos como óleo de bacalhau, atum fresco, lagostas, ostras e outros bivalves contêm mais de 1.000 mg por porção de comida ingerida.

Carne bovina e suína também apresentam altos níveis de fenilalanina. No entanto, eles não são tão altos quanto as concentrações presentes em animais marinhos. Por exemplo, bacon, carne, fígado, frango e laticínios têm entre 700 e 900 mg de fenilalanina por porção de comida.

Nozes como amendoim e nozes de vários tipos são outros alimentos que contêm uma boa quantidade de fenilalanina. Grãos como soja, grão de bico e outras leguminosas podem fornecer entre 500 e 700 mg de fenilalanina por porção.

Como fonte alternativa, a fenilalanina pode ser metabolizada a partir do aspartame em refrigerantes, gomas de mascar, gelatinas e alguns doces ou sobremesas onde este dipeptídeo é usado como adoçante.

Benefícios de sua ingestão

A fenilalanina é encontrada em todos os alimentos ricos em proteínas que comemos. O consumo mínimo diário para adultos de peso e altura médios é em torno de 1000 mg, necessário para a síntese de proteínas, hormônios como a dopamina, diversos neurotransmissores, etc.

O consumo desse aminoácido em excesso é indicado para pessoas que apresentam transtornos depressivos, dores nas articulações e doenças de pele, pois seu consumo aumenta a síntese de proteínas e biomoléculas transmissoras como epinefrina, norepinefrina e dopamina.

Alguns estudos sugerem que a fenilalanina consumida em excesso não produz melhora significativa em nenhum desses distúrbios, mas sua conversão em tirosina, que também é utilizada para a síntese de moléculas sinalizadoras, pode explicar os efeitos positivos na sinalização celular do sistema nervoso.

Os medicamentos formulados contra a constipação têm núcleos estruturados por fenilalanina, tirosina e triptofano. Essas drogas geralmente contêm misturas desses três aminoácidos em suas formas L- e D-.

Transtornos de deficiência

Os níveis de fenilalanina no sangue são importantes para manter o correto funcionamento do cérebro, uma vez que a fenilalanina, a tirosina e o triptofano são os substratos para a montagem de diferentes neurotransmissores.

Em vez disso, alguns distúrbios estão relacionados a déficits no metabolismo desse aminoácido, o que gera um excesso, e não uma deficiência.

A fenilcetonúria, uma doença hereditária rara em mulheres, afeta a hidroxilação hepática da fenilalanina e causa níveis plasmáticos excessivos desse aminoácido, induzindo apoptose neuronal e afetando o desenvolvimento normal do cérebro.

Se uma mulher com fenilcetonúria engravidar, o feto pode desenvolver o que é conhecido como "síndrome de hiperfenilalaninemia fetal materna".

Isso se deve ao fato do feto apresentar altas concentrações de fenilalanina no sangue (quase o dobro dos padrões), cuja origem está relacionada à ausência de fenilalanina hidroxilase hepática no feto, que não se desenvolve até as 26 semanas de gestação. .

A síndrome fetal por hiperfenilalaninemia materna produz microcefalia fetal, abortos espontâneos recorrentes, doenças cardíacas e até malformações renais.

Referências

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