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Fenilalanina

La fenilalanina (símbolo Phe o F ) es un α- Aminoácido esencial con la fórmula C9 H11 NO2. Se puede ver como ungrupobencilosustituidopor elgrupo metilodealanina, o ungrupofeniloen lugar de un hidrógeno terminal de alanina. Esteaminoácido esencialse clasifica como neutro yno polardebido a lanaturalezainerte ehidrófobade lacadena lateral debencilo. Elisómero L se usa para formar bioquímicamenteproteínas, codificadas porADN.

La fenilalanina es un precursor de latirosina, losneurotransmisores de monoamina dopamina,noradrenalina (noradrenalina) y epinefrina (adrenalina), y el pigmento de la piel melanina. Está codificado por los codones UUU y UUC.

La fenilalanina se encuentra naturalmente en la leche materna de los mamíferos. Se utiliza en la fabricación de productos alimenticios y bebidas y se vende como un suplemento nutricional por sus efectos analgésicos y antidepresivos de renombre. Es un precursor directo del neuromodulador de fenetilamina, un suplemento dietético de uso común.

Como un aminoácido esencial, la fenilalanina no se sintetiza de novo en humanos y otros animales, que deben ingerir fenilalanina o proteínas que contienen fenilalanina.

Historia

La primera descripción de fenilalanina se realizó en 1879, cuando Schulze y Barbieri identificaron un compuesto con la fórmula empírica, C 9 H 11 NO 2, en plántulas de altramuz amarillo ( Lupinus luteus ). En 1882, Erlenmeyer y Lipp sintetizaron fenilalanina por primera vez a partir de fenilacetaldehído, cianuro de hidrógeno y amoníaco.

El codón genético para la fenilalanina fue descubierto por primera vez por J. Heinrich Matthaei y Marshall W. Nirenberg en 1961. Mostraron que al usar ARNm para insertar múltiples repeticiones de uracilo en el genoma de la bacteria E. coli, podrían hacer que la bacteria produzca un polipéptido que consiste únicamente en aminoácidos de fenilalanina repetidos.

Este descubrimiento ayudó a establecer la naturaleza de la relación de codificación que vincula la información almacenada en el ácido nucleico genómico con la expresión de proteínas en la célula viva.

Fuentes dietéticas

Buenas fuentes de fenilalanina son los huevos, el pollo, el hígado, la carne de res, la leche y la soya. Otra fuente común de fenilalanina es cualquier cosa endulzada con el edulcorante artificial aspartamo, como bebidas dietéticas, alimentos dietéticos y medicamentos; El metabolismo del aspartamo produce fenilalanina como uno de los metabolitos del compuesto.

Recomendaciones dietéticas

La Junta de Alimentos y nutrición (FNB, por sus siglas en inglés) del Instituto de Medicina de EE. UU. Estableció las Dietas recomendadas (RDA) para Aminoácidos esenciales en 2002. Para fenilalanina más tirosina, para adultos mayores de 19 años, 33 mg / kg de peso corporal / día.

Otros roles biológicos

L- Fenilalanina se convierte biológicamente en L – tirosina, otro de los aminoácidos codificados por el ADN. A su vez, la L- tirosina se convierte en L-DOPA, que luego se convierte en dopamina, noradrenalina (noradrenalina) y epinefrina (adrenalina). Los tres últimos se conocen como las catecolaminas.

La fenilalanina usa el mismo canal de transporte activo que el Triptófano para cruzar la barrera hematoencefálica. En cantidades excesivas, la suplementación puede interferir con la producción de serotonina y otros aminoácidos aromáticos, así como el óxido nítrico debido al uso excesivo (eventualmente, disponibilidad limitada) de los cofactores asociados, Hierro o tetrahidrobiopterina.

Las enzimas correspondientes para esos compuestos son la familia de aminoácidos aromáticos hidroxilasa y óxido nítrico sintasa.

En plantas

La fenilalanina es el compuesto de partida utilizado en la síntesis de flavonoides. Lignan se deriva de fenilalanina y de tirosina. La fenilalanina se convierte en ácido cinámico por la enzima fenilalanina amoniaco-liasa.

Fenilcetonuria

El trastorno genético fenilcetonuria (PKU) es la incapacidad de metabolizar la fenilalanina debido a la falta de la enzima fenilalanina hidroxilasa. Las personas con este trastorno se conocen como «fenilcetonúricos» y deben regular su consumo de fenilalanina. Los fenilcetonúricos a menudo usan análisis de sangre para controlar la cantidad de fenilalanina en la sangre.

Los resultados de laboratorio pueden reportar niveles de fenilalanina usando mg / dL y μmol / L. Un mg / dL de fenilalanina es aproximadamente equivalente a 60 μmol / L.

Una «forma variante» (rara) de fenilcetonuria llamada hiperfenilalaninemia es causada por la incapacidad de sintetizar un cofactor llamado tetrahidrobiopterina, que puede complementarse. Las mujeres embarazadas con hiperfenilalaninemia pueden mostrar síntomas similares del trastorno (altos niveles de fenilalanina en la sangre), pero estos indicadores generalmente desaparecerán al final de la gestación.

Las mujeres embarazadas con PKU deben controlar sus niveles de fenilalanina en sangre incluso si el feto es heterocigoto para el gen defectuoso porque el feto podría verse afectado negativamente debido a la inmadurez hepática.

Una fuente no alimentaria de fenilalanina es el edulcorante artificial aspartamo. Este compuesto es metabolizado por el cuerpo en varios subproductos químicos, incluida la fenilalanina. Los problemas de descomposición que los fenilcetonúricos tienen con la acumulación de fenilalanina en el cuerpo también se producen con la ingestión de aspartamo, aunque en menor grado.

En consecuencia, todos los productos en Australia, Estados Unidos y Canadá que contienen aspartamo deben estar etiquetados: «Fenilcetonúricos: Contiene fenilalanina». En el Reino Unido, los alimentos que contienen aspartamo deben llevar paneles de ingredientes que se refieren a la presencia de «aspartamo o E951″y deben etiquetarse con una advertencia «Contiene una fuente de fenilalanina».

En Brasil, la etiqueta «Contém Fenilalanina» (portugués para «Contiene fenilalanina») también es obligatoria en los productos que la contienen. Estas advertencias se colocan para ayudar a las personas a evitar tales alimentos.

Los genetistas secuenciaron el genoma de los macacos en 2007. Sus investigaciones encontraron «algunos casos en los que la forma normal de la Proteína del macaco se parecía a la proteína humana enferma», incluidos los marcadores de PKU.

D -, L – y DL- fenilalanina

El estereoisómero D- fenilalanina (DPA) se puede producir mediante síntesis orgánica convencional, ya sea como un enantiómero único o como un componente de la mezcla racémica. No participa en la biosíntesis de proteínas, aunque se encuentra en proteínas en pequeñas cantidades, particularmente en proteínas envejecidas y proteínas alimenticias que han sido procesadas.

Las funciones biológicas de los D- aminoácidos no están claras, aunque la D- fenilalanina tiene actividad farmacológica en el receptor de Niacina 2.

DL- Fenilalanina (DLPA) se comercializa como un suplemento nutricional por sus actividades analgésicas y antidepresivas. DL- Fenilalanina es una mezcla de D- fenilalanina y L- fenilalanina. La actividad analgésica reputado de DL -fenilalanina puede explicarse por la posible obstrucción por D -fenilalanina de encefalina degradación por la enzima carboxipeptidasa A.

El mecanismo de la supuesta actividad antidepresiva de DL- fenilalanina puede ser explicado por el precursorpapel de la L- fenilalanina en la síntesis de los neurotransmisores norepinefrina y dopamina. Se cree que los niveles cerebrales elevados de noradrenalina y dopamina tienen un efecto antidepresivo.

D- Fenilalanina se absorbe desde el intestino delgado y se transporta al hígado a través de la circulación portal. Una pequeña cantidad de D- fenilalanina parece convertirse en L- fenilalanina. D- Fenilalanina se distribuye a los diversos tejidos del cuerpo a través de la circulación sistémica. Parece cruzar la barrera hematoencefálica con menos eficacia que L-fenilalanina, por lo que una pequeña cantidad de una dosis ingerida de D- fenilalanina se excreta en la orina sin penetrar en el sistema nervioso central.

L -fenilalanina es un antagonista en α2δ Ca 2 canales de Calcio con una K i de 980 nM.

En el cerebro, L -fenilalanina es un antagonista competitivo en el glicina sitio de unión de NMDA receptor y, al glutamato sitio de unión de receptor de AMPA. En el sitio de unión a la glicina del receptor de NMDA, la L- fenilalanina tiene una constante de disociación de equilibrio aparente (K B ) de 573 μM estimada por regresión de Schild, que es considerablemente más baja que la concentración de L- fenilalanina en el cerebro observada en fenilcetonuria humana no tratada.

LLa fenilalanina también inhibe la liberación de neurotransmisores en las sinapsis glutamatérgicas en el hipocampo y la corteza con IC 50 de 980 μM, una concentración cerebral observada en la fenilcetonuria clásica, mientras que la D- fenilalanina tiene un efecto significativamente menor.

Síntesis comercial

La L- Fenilalanina se produce para aplicaciones médicas, alimenticias y nutricionales, como el aspartamo, en grandes cantidades utilizando la bacteria Escherichia coli, que produce naturalmente aminoácidos aromáticos como la fenilalanina. La cantidad de L- fenilalanina producida comercialmente se ha incrementado mediante ingeniería genética de E.

Coli, como alterando los promotores reguladores o amplificando el número de genes que controlan las enzimas responsables de la síntesis del aminoácido.

Derivados

La boronofenilalanina (BPA) es un derivado dihidroxiborilo de la fenilalanina, utilizada en la terapia de captura de neutrones.

La 4-azido-l-fenilalanina es un aminoácido no natural incorporado a la proteína que se utiliza como herramienta para la bioconjugación en el campo de la biología química.

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