三、芳香族氨基酸的代谢

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芳香族氨基酸包括苯丙氨酸,酪氨酸和色氨酸,苯丙氨酸和酪氨酸结构相似,在体内苯丙氨酸可转变成酪氨酶,所以合并在一起讨论。

(一)苯丙氨酸和酪氨酸

1.苯丙氨酸在体内一般先转变为酪氨酸。由苯丙氨酸羟化酶(phenylalamine hyolroxylase)催化引入羟基完成,其辅酶为四氢生物嘌呤。反应生成的二氢生物喋呤,由二氢叶酸还原酶催化,借助NADPH+H还原为四氢化合物(图7-18)。

酪氨酸的生成

图7-18 酪氨酸的生成

苯丙氨酸羟化酶所催化反应不可逆,体内酷氨酸不能转变为苯丙氨酸。

2.儿茶酚胺与黑色素的合成 酪氨酸经酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase)催化生成3,4二羟苯丙氨酸(3,4dihydroxyphenylalanineL-DOPA)(多巴)。此酶也是以四氢生物喋呤为辅酶的加单氧酶,多巴经多巴脱羧酶催化生成多巴胺(dopamine)。多巴胺在多巴胺β-氧化酶(dopamine βoxidase)催化下使β碳原子羟化,生成去甲肾上腺素(norepinephrine)。而后由SAM提供甲基使去甲肾上腺素甲基化生成肾上腺素(epinephrine)。多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素统称为儿茶酚胺(catecholamine)。酪氨酸羟化酶是儿茶酚胺合成的限速酶,受终产物的反馈调节(图7-19)。

儿茶酚胺的合成

图7-19 儿茶酚胺的合成

在黑色素细胞中,酪氨酸在酪氨酸酶催化下羟化生成多巴,多巴再经氧化生成多巴醌而进入合成黑色素的途径。所形成的多巴醌进一步环化和脱羧生成吲哚醌。黑色素即是吲哚醌的聚合物。人体若缺乏酪氨酸酶,黑色素合成障碍,皮肤、毛发发“白”,称为白化病(albinism)(图7-20)。

黑色素的生成

图7-20 黑色素的生成

3.酪氨酸是生糖兼生酮氨基酸 酪氨酸经转氨基作用生成对羟基苯丙酮酸,进一步分解则生成乙酰乙酸和延胡索酸,所以是生糖兼生酮氨基酸。

4.代谢障碍 已知在苯丙氨酸和酪氨酸代谢中,有许多代谢性疾患。最重要的是苯丙酮酸尿症(phenylketonuria,PKV),因缺乏苯丙氨酸羟化酶所致。苯丙氨酸不能正常地转变为酪氨酸,体内苯丙氨酸蓄积,并由转氨基作用生成苯丙酮酸(一部分还原为苯乙酸)并从尿液中排出。苯丙酮酸的堆积对中枢神经系统有毒性,故本病伴发智力发育障碍。早期发现时可控制饮食中苯丙氨酸含量,有利于智力发育。

另一代谢疾患为尿黑酸尿症(alkaptonuria)。酪氨酸在分解代谢中生成中间产物尿黑酸,如尿黑酸氧化酶缺乏,则尿黑酸裂环降解受阻,大量尿黑酸排入尿中,经空气氧化为相应的对醌,后者可聚合为黑的色素。此种代谢性疾患一般无严重后果。

此外,巴金森病(Parkinson′sdisease)是由于脑生成多巴胺的功能退化所致的一种严重的神经系统疾病。临床常用L多巴治疗,L-多巴本身不能通过血脑屏障无直接疗效,但在相应组织中脱羧可生成多巴胺达到治疗作用。目前,采用将大脑中植移肾上腺髓质,借此生成多巴胺以弥补脑中多巴胺不足,取得较好疗效。

(二)色氨酸的代谢

色氨酸是必需氨基酸。大多数蛋白质中含量均较少,机体对其摄取少,分解亦少。除参加蛋白质合成外,还可经氧化脱羧生成5羟色胺(前述)。并可降解产生生糖,生酮成分,此过程中产生一碳单位及尼克酸等。

1.色氨酸分解首先在色氨酸-2,3-加双氧酶(tryptophan-2,3-dioxygenase)作用下将吡酪环打开,生成N-甲酰犬尿氨酸(N-Formylkynurenine)。此酶辅基为铁卟啉,Vit C有保护辅基中Fe2+不被氧化的作用,亦可说Vit C是此酶的激活剂。在甲酰化酶(formamidase)的作用下,甲酰犬尿氨酸脱甲酰基生成甲酸和犬尿氨酸,甲酸可参加一碳单位代谢。而犬尿氨酸则有三个不同代谢方向。

(1)犬尿氨酸主要由犬尿氨酸羟化酶(Rynurenine-3-monoxygenase)催化生成3羟犬尿氨酸(3-hydroxykynurenine),而后由犬尿氨酸酶(kynureninase)(以PLP为辅酶)催化水解裂出丙氨酸,并生成了3-羟邻氨苯甲酸(3-hydroxyanthranilate),丙氨酸可经转氨生成丙酮酸,而3-羟邻苯甲酸经氧化裂环,脱羧等反应生成α酮乙酸,进而生成乙酰乙酸。因此,色氨酸为生糖兼生酮氨基酸。

(2)少量犬尿氨酸经转氨作用并缩合生成犬尿酸。

(3)少量裂解出丙氨酸后生成邻氨苯甲酸。

2.尼克酸的生成 色氨酸分解代谢中的3-羟邻氨苯甲酸经3-羟邻氨苯丙酸-3,4,-加双氧酶(3-hydroxyanthranilate-3,4-dioxygenase)催化裂环,可生成尼克酸,是构成NAD(P)+的关键成分。这是体内合成维生素的一个特例。

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