Triptofano: características, estrutura, funções, benefícios - Ciência - 2023

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o triptofano (Trp, W) é um aminoácido classificado dentro do grupo dos aminoácidos essenciais, uma vez que o corpo humano não consegue sintetizá-lo e deve obtê-lo por meio da dieta.

Alguns alimentos como o leite e seus derivados, carnes, ovos e alguns cereais como a quinua e a soja contêm aminoácidos essenciais e, portanto, são uma importante fonte de triptofano.

Mais de 300 aminoácidos diferentes são conhecidos na natureza e destes apenas 22 constituem as unidades monoméricas de proteínas celulares. Dentre estes últimos, 9 são aminoácidos essenciais, incluindo o triptofano, porém, a essencialidade de cada um difere de uma espécie para outra.

O triptofano tem várias funções, incluindo sua participação na síntese de proteínas, na síntese da serotonina, que é um poderoso vasoconstritor e neurotransmissor, da melatonina e na síntese do cofator NAD.

No reino vegetal, o triptofano é um precursor fundamental do hormônio vegetal auxina (ácido indol-3-acético). Pode ser sintetizado por algumas bactérias como E. coli do corismato, que é produzido a partir de alguns derivados glicolíticos, como fosfoenolpiruvato e eritrose-4-fosfato.

Sua degradação em mamíferos ocorre no fígado, onde é utilizado para a síntese da acetil coenzima A (acetil-CoA), por isso é descrito como um aminoácido denominado glucogênico, pois pode entrar no ciclo de formação da glicose.

Vários estudos têm sido relatados com resultados controversos relacionados ao uso do triptofano como suplemento dietético para o tratamento de algumas patologias como depressão e alguns distúrbios do sono, entre outros.

Existem algumas doenças relacionadas a defeitos congênitos no metabolismo dos aminoácidos. No caso do triptofano, pode-se denominar a doença de Hartnup, devido à deficiência de triptofano-2,3-monooxigenase, doença hereditária recessiva caracterizada por retardo mental e distúrbios cutâneos do tipo pelagra.

Caracteristicas

Junto com a fenilalanina e a tirosina, o triptofano está no grupo dos aminoácidos aromáticos e hidrofóbicos.

Porém, o triptofano se caracteriza por ser um aminoácido levemente hidrofóbico, pois sua cadeia lateral aromática, por possuir grupos polares, atenua essa hidrofobicidade.

Por possuírem anéis conjugados, apresentam forte absorção de luz na região do espectro próximo ao ultravioleta e esta característica é freqüentemente utilizada para análises estruturais de proteínas.

Absorve luz ultravioleta (entre 250 e 290 nm) e, embora este aminoácido não seja muito abundante na estrutura da maioria das proteínas do corpo humano, sua presença representa uma importante contribuição para a capacidade de absorção da luz no corpo humano. Região de 280 nm da maioria das proteínas.

As necessidades diárias de triptofano variam com a idade. Em bebês entre 4 e 6 meses, a necessidade média é de cerca de 17 mg por quilograma de peso por dia; em crianças de 10 a 12 anos é de 3,3 mg por quilograma de peso por dia e em adultos é de 3,5 mg por quilograma de peso por dia.

O triptofano é absorvido pelo intestino e é um aminoácido cetogênico e glicogênico ao mesmo tempo.

Por ser um precursor da serotonina, um importante neurotransmissor, o triptofano deve atingir o sistema nervoso central (SNC) e, para isso, deve atravessar a barreira hematoencefálica, para a qual existe um mecanismo de transporte ativo específico.

Estrutura

O triptofano tem uma fórmula molecular C11H12N2O2 e esse aminoácido essencial tem uma cadeia lateral aromática.

Como todos os aminoácidos, o triptofano tem um átomo de carbono α ligado a um grupo amino (NH2), um átomo de hidrogênio (H), um grupo carboxila (COOH) e uma cadeia lateral (R) formada por uma estrutura heterocíclica, o grupo indol.

Seu nome químico é ácido 2-amino-3-indolil propiônico, tem massa molecular de 204,23 g / mol. Sua solubilidade a 20 ° C é de 1,06 g em 100 g de água e possui densidade de 1,34 g / cm3.

Características

Em humanos, o triptofano é usado para a síntese de proteínas e é essencial para a formação de serotonina (5-hidroxitriptamina), um vasoconstritor poderoso, estimulante da contração do músculo liso (especialmente no intestino delgado) e um neurotransmissor capaz de gerar estimulação psíquica, combater a depressão e regular a ansiedade.

O triptofano é um precursor na síntese da melatonina e, portanto, tem implicações nos ciclos de sono e vigília.

O referido aminoácido é utilizado como precursor em uma das três vias de formação do cofator NAD, um cofator muito importante que participa de uma grande variedade de reações enzimáticas relacionadas a eventos de oxidação-redução.

O triptofano e alguns de seus precursores são usados para a formação de um hormônio vegetal chamado auxina (ácido indol-3-acético). Auxinas são hormônios vegetais que regulam o crescimento, o desenvolvimento e muitas outras funções fisiológicas das plantas.

Biossíntese

Em organismos capazes de sintetizá-lo, o esqueleto de carbono do triptofano é derivado do fosfoenolpiruvato e da eritrose-4-fosfato. Estes, por sua vez, são formados a partir de um intermediário do ciclo de Krebs: o oxaloacetato.

Fosfoenolpiruvato e eritrose-4-fosfato são usados para a síntese de corismato em uma via enzimática de sete etapas. O fosfoenolpiruvato (PEP) é um produto da glicólise e da eritrose-4-fosfato da via da pentose fosfato.

Como é a rota de síntese do corismato?

O primeiro passo na síntese do corismato é a ligação de PEP com eritrose-4-fosfato para formar 2-ceto-3-desoxi-D-arabino-heptulosonato-7-fosfato (DAHP).

Esta reação é catalisada pela enzima 2-ceto-3-desoxi-D-arabino-heptulosonato-7-fosfato sintase (DAHP sintase), que é inibida pelo corismato.

A segunda reação envolve a ciclização de DAHP pela desidroquinato sintase, uma enzima que requer o cofator NAD, que é reduzido durante essa reação; como resultado é produzido 5-desidroquinato.

A terceira etapa dessa rota envolve a eliminação de uma molécula de água do 5-desidroquinato, reação catalisada pela enzima desidroquinato desidratase, cujo produto final corresponde ao 5-desidrochiquimato.

O grupo cetônico dessa molécula é reduzido a um grupo hidroxila e, como consequência, o chiquimato é formado. A enzima que catalisa essa reação é a shiquimato desidrogenase dependente de NADPH.

A quinta etapa da rota envolve a formação do chiquimato 5-fosfato e o consumo de uma molécula de ATP pela ação de uma enzima conhecida como chiquimato quinase, responsável pela fosforilação do chiquimato na posição 5.

Posteriormente, a partir do chiquimato 5-fosfato e por ação da 3-enolpiruvil chiquimato-5-fosfato sintase, é gerado o 3-enolpiruvil chiquimato 5-fosfato. A citada enzima promove o deslocamento do grupo fosforila de uma segunda molécula de PEP pelo grupo hidroxila do carbono na posição 5 do shiquimato 5-fosfato.

A sétima e última reação é catalisada pela corismato sintase, que remove o fosfato do 3-enolpiruvil chiquimato 5-fosfato e o converte em corismato.

No fungo N. crassa, um único complexo enzimático multifuncional catalisa cinco das sete reações dessa via e esse complexo é unido por três outras enzimas que acabam gerando o triptofano.

Síntese de triptofano em bactérias

No E. coli, A transformação de corismato em triptofano inclui uma rota de cinco etapas enzimáticas adicionais:

Primeiro, a enzima antranilato sintase converte corismato em antranilato. Uma molécula de glutamina participa dessa reação, que doa o grupo amino que se liga ao anel indol do triptofano e se transforma em glutamato.

A segunda etapa é catalisada pela antranilato fosforibosil transferase. Nesta reação, uma molécula de pirofosfato é deslocada de 5-fosforibosil-1-pirofosfato (PRPP), um metabólito rico em energia, e N- (5′-fosforibosil) -antranilato é formado.

A terceira reação dessa rota de síntese do triptofano envolve a participação da enzima fosforibosil-antranilato isomerase. Aqui, o anel furano do N- (5'-fosforibosil) -antranilato abre e 1- (o-carboxifenilamino) -1-desoxirribulose 5-fosfato é formado por tautomerização.

Posteriormente, forma-se o indol-3-glicerol fosfato, em uma reação catalisada pela indol-3-glicerol fosfato sintase, na qual um CO2 e uma molécula de H2O são liberados e o 1- (o-carboxifenilamino) -1- é ciclizado. desoxirribulose 5-fosfato.

A última reação dessa via acaba formando triptofano quando a triptofano sintase catalisa a reação do indol-3-glicerol fosfato com uma molécula de PLP (fosfato de piridoxal) e outra de serina, liberando gliceraldeído 3-fosfato e formando triptofano.

Degradação

Em mamíferos, o triptofano é degradado no fígado em acetil-CoA em uma via que envolve doze etapas enzimáticas: oito para alcançar α-cetoadipato e mais 4 para converter α-cetoadipato em acetil coenzima A.

A ordem de degradação em α-cetoadipato é:

Triptofano → N-formil quinurenina → Quinurenina → 3-hidroxiquinurenina → 3-hidroxi-antranilato → ε-semialdeído 2-amino-3-carboxi mucônico → ε-semialdeído α-amino mucônico → 2-amino muconato → α-cetoadipato.

As enzimas que catalisam essas reações são, respectivamente:

Triptofano 2-3-dioxigenase, quinurenina formamidase, NADPH-dependente monooxigenase, quinureninase, 3-hidroxi-antranilato oxigenase, descarboxilase, NAD-dependente ε-semialdeído α-aminonucônico desidrogenase e α-amino muconato redutase Dependente de NADPH.

Uma vez que o α-cetoadipato é gerado, o glutaril-CoA é formado por descarboxilação oxidativa. Este, por ß-oxidação, forma o Glutaconil-CoA que perde um átomo de carbono na forma de bicarbonato (HCO3-), ganha uma molécula de água e acaba como crotonil-CoA.

O crotonil-CoA, também por ß-oxidação, produz acetil-CoA. A referida acetil-CoA pode seguir várias vias, notavelmente a gliconeogênese, para formar glicose e o ciclo de Krebs, para formar ATP, conforme necessário.

No entanto, essa molécula também pode ser direcionada para a formação de corpos cetônicos, que podem finalmente ser usados como fonte de energia.

Alimentos ricos em triptofano

A carne vermelha em geral, frango e peixe (especialmente peixes oleosos como salmão e atum) são especialmente ricos em triptofano. O leite e seus derivados, os ovos, principalmente a gema, também são alimentos ricos em triptofano.

Outros alimentos que servem como fonte natural deste aminoácido são:

- Frutas secas como nozes, amêndoas, pistache e castanha de caju, entre outras.

- Cereais de arroz.

- Grãos secos, como feijão, lentilha, grão de bico, soja, quinua, etc.

- Levedura de cerveja e feijão fresco, banana e banana, abacaxi ou abacaxi, abacate, ameixa, agrião, brócolis, espinafre e chocolate.

Benefícios de sua ingestão

O consumo do triptofano é absolutamente necessário para sintetizar todas as proteínas que o integram na sua estrutura e, através das suas diferentes funções, permite regular o humor, os ciclos do sono e da vigília e uma grande variedade de processos bioquímicos nos quais o NAD participa. .

Além dos efeitos conhecidos no humor, a serotonina (derivada do triptofano) está envolvida em várias funções cognitivas relacionadas ao aprendizado e à memória, que, portanto, também estão relacionadas ao triptofano.

Existem dados que mostram a relação entre humor, serotonina e o eixo gastrointestinal-cerebral como um sistema de influências bidirecionais entre os centros emocionais e cognitivos do cérebro e a função periférica do trato digestivo.

Seu uso como suplemento dietético para o tratamento de alguns distúrbios, especialmente aqueles relacionados ao sistema nervoso central, tem sido muito controverso porque seu transporte competitivo com os aminoácidos neutros muito mais abundantes torna difícil alcançar aumentos significativos e sustentados de triptofano após administração oral.

Apesar dessas controvérsias, seu uso tem sido postulado como coadjuvante em:

- Tratamento da dor

- Transtornos do sono

- Tratamento da depressão

- Tratamento de manias

- Redução do apetite

Transtornos de deficiência

A eliminação ou deficiência de triptofano central está associada à depressão, falha de atenção, diminuição da memória, distúrbios do sono e ansiedade.

Em pacientes deprimidos e suicidas, foram encontradas alterações na concentração de triptofano no sangue e no líquido cefalorraquidiano. Além disso, alguns pacientes com anorexia nervosa apresentam baixos níveis séricos de triptofano.

Alguns pacientes poliúricos, que perdem vitamina B6 e zinco, freqüentemente apresentam fobias e ansiedade e melhoram com suplementos dietéticos ricos em triptofano.

A síndrome carcinoide é caracterizada pela presença de tumores do intestino delgado que causam diarreia, doenças vasculares e broncoconstrição e está relacionada à deficiência de niacina e triptofano

Pelagra é uma condição patológica que vem acompanhada de diarreia, demência, dermatite e pode causar a morte, esta também é tratada com suplementos de niacina e triptofano.

A doença de Hartnup tem a ver, entre algumas coisas, com um defeito no metabolismo de vários aminoácidos, incluindo o triptofano.

No caso de deficiência da enzima triptofano-2,3-monooxigenase, trata-se de uma doença hereditária recessiva caracterizada por retardo mental e distúrbios cutâneos semelhantes à pelagra.

Referências

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