El triptófano (símbolo Trp o W ) es un α- aminoácido que se usa en la biosíntesis de proteínas. El triptófano contiene un grupo α-amino, un grupo ácido α- carboxílico y un indol de cadena lateral, lo que lo convierte en un aminoácido aromático no polar. Es esencial en los humanos, lo que significa que el cuerpo no puede sintetizarlo;
Debe obtenerse de la Dieta. El triptófano también es un precursor del neurotransmisor serotonina, la hormona melatonina y la Vitamina B3.Está codificado por el codón UGG.
Al igual que otros aminoácidos, el triptófano es un ion híbrido a pH fisiológico donde el grupo amino está protonado (–NH 3 ; pK a = 9.39) y el ácido carboxílico es desprotonado (–COO -; pK a = 2.38).
Función
Los aminoácidos, incluido el triptófano, se usan como componentes básicos en la biosíntesis de proteínas, y se requieren proteínas para mantener la vida. Muchos animales (incluidos los humanos) no pueden sintetizar triptófano: necesitan obtenerlo a través de su dieta, lo que lo convierte en un Aminoácido esencial.
El triptófano se encuentra entre los aminoácidos menos comunes que se encuentran en las proteínas, pero desempeña importantes funciones estructurales o funcionales cada vez que ocurre. Por ejemplo, los residuos de triptófano y tirosina juegan un papel especial en el «anclaje» de las proteínas de membrana dentro de la membrana celular.
Además, el triptófano funciona como un precursor bioquímico para los siguientes compuestos :
Serotonina (un neurotransmisor ), sintetizada por triptófano hidroxilasa.
La melatonina (una neurohormona ) a su vez se sintetiza a partir de la serotonina, a través de las enzimas N-acetiltransferasa y 5-hidroxiindol-O-metiltransferasa.
La Niacina, también conocida como Vitamina B 3, se sintetiza a partir del triptófano a través de la quinurenina y los ácidos quinolínicos.
Las auxinas (una clase de fitohormonas ) se sintetizan a partir del triptófano.
El trastorno de mala absorción de Fructosa provoca una absorción inadecuada de triptófano en el intestino, niveles reducidos de triptófano en la sangre y depresión.
En las bacterias que sintetizan triptófano, los altos niveles celulares de este aminoácido activan una Proteína represora, que se une al operón trp. La unión de este represor al operón de triptófano evita la transcripción del ADN aguas abajo que codifica las enzimas involucradas en la biosíntesis de triptófano.
Entonces, los altos niveles de triptófano evitan la síntesis de triptófano a través de un ciclo de retroalimentación negativa, y cuando los niveles de triptófano de la célula bajan nuevamente, se reanuda la transcripción del operón trp. Esto permite respuestas estrictamente reguladas y rápidas a los cambios en los niveles de triptófano interno y externo de la célula.
Dieta recomendada
En 2002, el Instituto de Medicina de EE. UU. Estableció una cantidad diaria recomendada (RDA) de 5 mg / kg de peso corporal / día de triptófano para adultos mayores de 19 años.
Fuentes dietéticas
El triptófano está presente en la mayoría de los alimentos a base de proteínas o proteínas dietéticas. Es particularmente abundante en chocolate, avena, dátiles secos, leche, yogurt, requesón, carne roja, huevos, pescado, aves, sésamo, garbanzos, almendras, semillas de girasol, semillas de calabaza, trigo sarraceno, espirulina y maní.
Contrariamente a la creencia popular que cocinaEl pavo contiene una gran cantidad de triptófano (esto se usa como una explicación de la somnolencia después del consumo de la carne), el contenido de triptófano en el pavo es típico de las aves de corral.
Usar como antidepresivo
Debido a que el triptófano se convierte en 5-hidroxitriptófano (5-HTP) que luego se convierte en el neurotransmisor serotonina, se ha propuesto que el consumo de triptófano o 5-HTP puede mejorar los síntomas de depresión al aumentar el nivel de serotonina en el cerebro. El triptófano se vende sin receta en los Estados Unidos (después de haber sido prohibido en diferentes grados entre 1989 y 2005 ) y el Reino Unido como un suplemento dietético para su uso como antidepresivo, ansiolítico y ayuda para dormir.
También se comercializa como medicamento recetado en algunos países europeos para el tratamiento dedepresión mayor. Existe evidencia de que es poco probable que los niveles de triptófano en sangre se alteren cambiando la dieta, pero el consumo de triptófano purificado aumenta el nivel de serotonina en el cerebro, mientras que el consumo de alimentos que contienen triptófano no lo hace.
Esto se debe a que el sistema de transporte que lleva el triptófano a través de la barrera hematoencefálica también transporta otros aminoácidos que se encuentran en las fuentes de proteínas de los alimentos. Los niveles plasmáticos elevados de otros aminoácidos neutros grandes evitan que la concentración plasmática de triptófano aumente los niveles de concentración cerebral.
En 2001, se publicó una revisión Cochrane del efecto del 5-HTP y el triptófano sobre la depresión. Los autores incluyeron solo estudios de alto rigor e incluyeron 5-HTP y triptófano en su revisión debido a los datos limitados sobre ambos. De 108 estudios de 5-HTP y triptófano sobre la depresión publicados entre 1966 y 2000, solo dos cumplieron con los estándares de calidad de los autores para la inclusión, totalizando 64 participantes en el estudio.
Las sustancias fueron más efectivas que el placebo en los dos estudios incluidos, pero los autores afirman que «la evidencia era de calidad insuficiente para ser concluyente» y señalan que «debido a que existen antidepresivos alternativos que han demostrado ser efectivos y seguros, la utilidad clínica de El 5-HTP y el triptófano están limitados actualmente «.El uso de triptófano como terapia complementaria además del tratamiento estándar para los trastornos del estado de ánimo y ansiedad no está respaldado por la evidencia científica.
Efectos secundarios
Los posibles efectos secundarios de la suplementación con triptófano incluyen náuseas, diarrea, somnolencia, mareos, dolor de cabeza, boca seca, visión borrosa, sedación, euforia y nistagmo (movimientos oculares involuntarios).
Interacciones
El triptófano tomado como un suplemento dietético (como en forma de tabletas) tiene el potencial de causar el síndrome de serotonina cuando se combina con antidepresivos de la clase de IMAO o ISRS u otros medicamentos fuertemente serotoninérgicos. Debido a que la suplementación con triptófano no se ha estudiado a fondo en un entorno clínico, sus interacciones con otras drogas no se conocen bien.
Aislamiento
Frederick Hopkins informó por primera vez sobre el aislamiento del triptófano en 1901. Hopkins recuperó el triptófano de la caseína hidrolizada, recuperando 4–8 g de triptófano de 600 g de caseína cruda.
Biosíntesis y producción industrial
Como un aminoácido esencial, el triptófano no se sintetiza a partir de sustancias más simples en humanos y otros animales, por lo que debe estar presente en la dieta en forma de proteínas que contienen triptófano. plantas y microorganismos comúnmente sintetizar triptófano a partir de ácido shikímico o antranilato :
Antranilato condensa con fosforribosilpirofosfato (PRPP), generando pirofosfato como un subproducto. El anillo del resto ribosa se abre y se somete a descarboxilación reductora, produciendo fosfato de indol–glicerol; esto, a su vez, se transforma en indol. En el ultimo pasola triptófano sintasa cataliza la formación de triptófano a partir de indol y el aminoácido serina.
La producción industrial de triptófano también es biosintética y se basa en la fermentación de serina e indol usando bacterias de tipo salvaje o genéticamente modificadas, como B. amyloliquefaciens, B. subtilis, C. glutamicum o E. coli. Estas cepas portan mutaciones que evitan la recaptación de aminoácidos aromáticos o múltiples o sobreexpresados trp operones.
La conversión es catalizada por la enzima triptófano sintasa.
Sociedad y cultura
Síndrome de eosinofilia-mialgia
Hubo un gran brote de síndrome de eosinofilia-mialgia (EMS) en los EE. UU. En 1989, con más de 1,500 casos reportados a los CDC y al menos 37 muertes. Después de que una investigación preliminar revelara que el brote estaba relacionado con la Ingesta de triptófano, la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA) retiró los suplementos de triptófano en 1989 y prohibió la mayoría de las ventas públicas en 1990, con otros países siguiendo su ejemplo.
Estudios posteriores sugirieron que EMS estaba vinculado a lotes específicos de L-triptófano suministrados por un solo gran fabricante japonés, Showa Denko. Finalmente quedó claro que los lotes recientes de L-triptófano de Showa Denko estaban contaminados por impurezas traza, que posteriormente se consideraron responsables del brote de EMS de 1989.
Sin embargo, otra evidencia sugiere que el triptófano en sí mismo puede ser un factor contribuyente potencialmente importante en el EMS.
La FDA aflojó sus restricciones a las ventas y comercialización de triptófano en febrero de 2001, pero continuó limitando la importación de triptófano no destinado a un uso exento hasta 2005.
El hecho de que la instalación de Showa Denko utilizara bacterias genéticamente modificadas para producir los lotes contaminados de L-triptófano que más tarde se descubrió que causó el brote del síndrome de eosinofilia-mialgia se ha citado como evidencia de la necesidad de un «monitoreo cercano de la pureza química de la biotecnología».
Productos derivados «. Aquellos que piden un monitoreo de la pureza, a su vez, han sido criticados como activistas anti- OGM que pasan por alto posibles causas de contaminación que no son OGM y amenazan el desarrollo de la biotecnología.
Carne de pavo y somnolencia
Una afirmación común en los Estados Unidos es que el consumo excesivo de carne de pavo provoca somnolencia, debido a los altos niveles de triptófano contenidos en el pavo. Sin embargo, la cantidad de triptófano en Turquía es comparable a la contenida en otras carnes. La somnolencia después de comer puede ser causada por otros alimentos que se comen con el pavo, en particular los Carbohidratos.
La ingestión de una comida rica en carbohidratos desencadena la liberación de insulina. La insulina a su vez estimula la absorción de grandes aminoácidos neutros de cadena ramificada(BCAA), pero no triptófano, en el músculo, lo que aumenta la proporción de triptófano a BCAA en el torrente sanguíneo.
El aumento de la relación de triptófano resultante reduce la competencia en el gran transportador de aminoácidos neutros (que transporta BCAA y aminoácidos aromáticos), lo que resulta en una mayor absorción de triptófano a través de la barrera hematoencefálica hacia el líquido cefalorraquídeo (LCR).
Una vez en el LCR, el triptófano se convierte en serotonina en los núcleos del rafe por la vía enzimática normal. La serotonina resultante se metaboliza más en melatonina por la glándula pineal. Por lo tanto, estos datos sugieren que la «somnolencia inducida por la fiesta», o la somnolencia posprandial, puede ser el resultado de una comida pesada rica en carbohidratos, que indirectamente aumenta la producción de melatonina en el cerebro y, por lo tanto, promueve el sueño.
Investigación
En 1912, Felix Ehrlich demostró que la levadura ataca a los aminoácidos naturales esencialmente separando el dióxido de carbono y reemplazando el grupo amino con hidroxilo. Por esta reacción, el triptófano da lugar al triptófol.
El triptófano afecta la síntesis de serotonina cerebral cuando se administra por vía oral en forma purificada y se utiliza para modificar los niveles de serotonina para la investigación. El nivel bajo de serotonina en el cerebro es inducido por la administración de proteína pobre en triptófano en una técnica llamada «agotamiento agudo de triptófano».
Los estudios que utilizan este método han evaluado el efecto de la serotonina en el estado de ánimo y el comportamiento social, encontrando que la serotonina reduce la agresión y aumenta la amabilidad.
Fluorescencia
El triptófano es una importante sonda fluorescente intrínseca (aminoácido), que puede usarse para estimar la naturaleza del microambiente alrededor del residuo de triptófano. La mayoría de las emisiones intrínsecas de fluorescencia de una proteína plegada se deben a la excitación de los residuos de triptófano.