Triptofaan

Die isolering van triptofaan is vir die eerste keer deur Frederick Hopkins in 1901 berig.[3] Hopkins het triptofaan uit gehidroliseerde kaseïen herwin, en kon 4-8 g triptofaan uit 600 g ongeprosesseerde kaseïen verkry.[4]

As 'n noodsaaklike aminosuur, word triptofaan nie uit eenvoudiger stowwe by die mens en ander diere gesintetiseer nie, so dit moet teenwoordig wees in die dieet in die vorm van triptofaan-bevattende proteïene. Plante en mikro-organismes sintetiseer normaalweg triptofaan uit sjikimiensuur of antranilaat:[5] antranilaat kondenseer met fosforibosielpirofosfaat, met pirofosfaat as 'n neweproduk. Die ribosering word geopen en onderwerp aan reduktiewe dekarboksilering, en indool-3-gliserolfosfaat word gevorm; hierdie, op sy beurt, word in indool omgesit. In die laaste stap kataliseer triptofaansintase die vorming van triptofaan uit indool en die aminosuur serien.

Die industriële produksie van triptofaan is ook 'n biosintetiese, en is gebaseer op die fermentasie van serien en indool deur bakterieë soos B. amyloliquefaciens, B. subtilis, C. glutamicum of E. coli. Partykeer word geneties gemodifiseerde bakterië gebruik. Die bakterië wat gebruik word het almal mutasies die heropname van aromatiese aminosure verhoed, of wat veelvuldige of ooruitgedrukte trp operons het.[6][7][8]

Metabolisme van L-triptofaan in serotonien en melatonien (links) en niasien (regs). Funksionele groepe wat in elke stap verander word is in rooi uitgelig.

Aminosure, insluitend triptofaan, is boustene vir proteïensintese, en proteïene is nodig om lewe te onderhou. Baie diere (insluitend die mens) kan nie triptofaan sintetiseer nie: hulle moet dit in hulle dieet kry, wat dit 'n noodsaaklike aminosuur maak. Triptofaan is een van die minder algemene aminosure in proteïene, maar dit speel 'n belangrike strukturele of funksionele rolle waar dit voorkom. Triptofaan- en tirosienresidue speel byvoorbeeld 'n spesiale rol in die "ankering" van membraanproteïene in die selmembraan. Daarbenewens funksioneer triptofaan as 'n biochemiese voorloper vir die volgende verbindings:

• Serotonien ('n senuoordraer), gesintetiseer deur triptofaan hidroksilase.[9][10]
• Melatonien ('n neurohormoon) word op sy beurt uit serotonien gesintetiseer, met behulp van die N-asetieltransferase en 5-hidroski-indool-O-metieltransferase ensieme.[11]
• Niasien, ook bekend as vitamien B₃, word vanaf triptofaan gesintetiseer via kinurenien- en kinoliensuur.[12]
• Auxins ('n klas van fitohormone) word uit triptofaan gesintetiseer.[13]

Fruktosewanabsorpsie veroorsaak onvoldoende absorpsie van triptofaan in die dunderm, verminderde vlakke van triptofaan in die bloed,[14] en depressie.[15]

In bakterieë wat triptofaan sintetiseer, aktiveer hoë sellulêre vlakke van die aminosuur 'n repressor proteïen, wat bind aan die trp operon.[16] Binding van hierdie repressor aan die triptofaanoperon verhoed transkripsie van die stroomaf DNA wat kodeer vir die ensieme wat betrokke is by die biosintese van triptofaan. Hoë vlakke van triptofaan voorkom dus triptofaansintese deur middel van 'n negatiewe terugvoer lus, en wanneer die sel se triptofaan vlakke weer afneem, word transkripsie van die tvp operon hervat. Hierdie meganisme laat streng gereguleerde en vinnige reaksie op veranderinge in die sel se interne en eksterne triptofaanvlakke toe.

Triptofaanmetabolisme deur menslike mikrobiota Triptofaan Clostridium sporogenes Lacto- bacilli Triptofanase- produserende bakterieë IPA I3A Indool IPA I3A Indool Indoksiel- sulfaat AST-120 AhR Intestinale immuun- selle Intestinale epiteel PXR T J Slymvlieshomeostase ↓TNF-α ↑Junction proteïen-  koderende  Boodskapper-  RNS'e L sel GLP-1 Neuronbeskermer ↓Aktivering van gliaalselle en astrosiete ↓4-Hidroksie-2-nonenal vlakke ↓DNS-skade –Antioksidant –inhibeer β-amiloïed-fibrielvorming Handhaaf slymvliesreaktiwiteit ↑Interleukien-22-produksie Geassosieer met bloedvatsiekte ↑Oksidatiewe spanning ↑Gladdespiersel-  vermeerdering ↑Aortawanddikte en  -kalsifisering Geassosieer met chroniese niersiekte ↑Nierdisfunksie Die beeld hierbo bevat skakels waarop geklik kan word. Die biosintese van bioaktiewe komponente (indool en sekere afgeleides) van triptofaan deur bakterieë in die derm.[17] Indool word uit triptofaan geproduseer deur bakterieë wat triptofanase produseer.[17] Clostridium sporogenes metaboliseer indool in 3-indoolpropioonsuur (IPA),[18] 'n hoogs senuweebeskermende antioksidant wat hidroksielradikale onskadelik maak.[17][19][20] IPA bind in die derm aan pregnaan X reseptore (PXR) in intestinale selle, om slymvlieshomeostase en skansfunksie te verberbeter.[17] Na absorpsie uit die derm en verspreiding na die brein, bied IPA 'n beskermende uitwerking teen serebrale isgemie en Alzheimer se siekte.[17] Lactobacillus spesies metaboliseer triptofaan na indool-3-karboksalehied (I3A) op die arielkoolwaterstofreseptor (AhR) inwerk in intestinale immuunselle, wat op hulle beurt interleukin-22 (IL-22) produseer.[17] Indool self tree op as 'n glukagon-agtige peptied-1 (GLP-1) sekretagoog by intestinale L selle, en as 'n ligand vir AhR.[17] Indool kan ook deur die lewer gemetaboliseer word tot indoksielsulfaat, 'n stof wat by hoë konsentrasies toksies is, en geassosieer word met bloedvatsiekte en nierdisfunksie.[17] AST-120 ('n vorm van geaktiveerde koolstof), is 'n intestinale absorbent wat mondeling geneem kan word, en wat dan indool absorbeer, wat dan die konsentrasie van indoksielsulfaat in die bloedplasma verminder.[17]

In 2002 het die Amerikaanse Instituut van Medisyne 'n Aanbevole Dieettoelaag (ADT) van 5 mg/kg liggaamsmassa/dag van triptofaan vir volwassenes 19 jaar en ouer voorgestel.[21]

Triptofaan is teenwoordig in die meeste proteïen-gebaseerde voedsel. Dit is veral volop in sjokolade, hawer, gedroogde dadels, melk, jogurt, maaskaas, rooi vleis, eiers, vis, pluimvee, sesam, kekerertjies, amandels, sonneblomsade, pampoenpitte, bokwiet, spirulina, en grondboontjies. In teenstelling met die algemene opvatting[22] dat kalkoenvleis baie triptofaan bevat, is die triptofaaninhoud in kalkoen tipies van pluimvee.[23]

Omdat triptofaan omgeskep word in 5-hidroskitriptofaan (5-HTP) wat dan omskep word in die neurotransmitter serotonien, is daar al voorgestel dat die gebruik van triptofaan of 5-HTP depressiesimptome kan verlig deur die vlak van serotonien in die brein te verhoog. Triptofaan word oor die toonbank in die Verenigde State van Amerika verkoop, nadat dit tussen 1989 en 2005 meer of minder sterk gekontroleer is, en in die Verenigde Koninkryk as 'n dieetaanvulling met die veronderstelling dat dit as 'n antidepressant, angswerende middel, of slaapmiddel sou werk. Dit is ook in beskikbaar in sommige Europese lande as 'n voorskrifmedikasie vir die behandeling van depressie. Alhoewel bloedvlakke van triptofaan waarskynlik nie verander word deur die veranderings in die dieet nie,[34][35] maar inname van suiwer triptofaan verhoog die vlak van serotonien in die brein.[36] Dit is omdat die stelsel wat triptofaan oor die bloed-brein skans vervoer, ook ander aminosure vervoer wat in voedsel voorkom. Hoë bloedplasmavlakke van ander groot neutrale aminosure verhoed dat die plasmakonsentrasie van triptofaan bydra tot die verhoging van die triptofaankonsentrasie in die brein.[37]

In 2001 is 'n Cochrane Reviews artikel gepubliseer oor die effek van 5-HTP en triptofaan op depressie. Slegs hoë kwaliteit studies op 5-HTP en triptofaan is ingesluit. Van die 108 studies wat tussen 1966 en 2000 gepubliseer is, het net twee voldoen aan die kwaliteitstandaarde vir insluiting, met 'n totaal van 64 mense wat deelgeneem het. Die stowwe was meer effektief as plasebo, maar die skrywers se opsomming was dat die getuienis onvoldoende was op 'n sterk gevolgtrekking te maak, en dat ander antidepressante bestaan wat doeltreffend en veilig is, wat die kliniese nut van 5-HTP en triptofaan beperk.[38] Die gebruik van triptofaan as 'n bykomende terapie tot die standaardbehandeling vir gemoed- en angsversteurings word tans nie ondersteun nie.[39]

In 1912 het Felix Ehrlich getoon dat gis die natuurlike aminosure in wese aanval deur koolstofdioksied af te splyt, en die amino groep met hidroksiel te vervang. Deur hierdie reaksie word triptofaan in triptofol omgeskakel.[42]

Triptofaan beïnvloed serotoniensintese in die brein wanneer mondelings in 'n gesuiwerde vorm toegedien word, en word dus gebruik om serotonienvlakke vir navorsingsdoeleindes te verander. Lae serotonienvlakke in die brein kan veroorsaak word deur lae-triptofaan diete.[43] Studies wat hierdie metode gebruik het, het bevind dat serotonien aggressie verminder en welgevalligheid verhoog.[44]