Материал: Сыровая А.О. и др Аминокислоты глазами химиков, фармацевтов, биологов. Т. 2

Эумеланины (чѐрного и коричневого цвета) – нерастворимые высокомолекулярные гетерополимеры 5,6-дигидроксииндола и некоторых его

предшественников.

Феомеланины – жѐлтые или красновато-коричневые полимеры,

растворимые в разбавленных щелочах.

Синтез меланинов – сложный, многоступенчатый, разветвлѐнный процесс.

Краткая схема синтеза представлена на рис. 8.

Первая реакция – превращение тирозина в ДОФА. Катализатор – тирозиназа, кофактор – ионы Сu+ (рис. 7).

Рис. 7. Превращение тирозина в ДОФА в меланоцитах.

Меланины присутствуют в сетчатке глаз, в составе волос, в коже. Цвет кожи зависит от распределения меланоцитов и количества в них разных типов меланинов.

Превращение тирозина в щитовидной железе. В щитовидной железе синтезируются и выделяются гормоны йодтиронины: тироксин (тетрайодтиронин)

и трийодтиронин. Эти гормоны представляют собой йодированные остатки тирозина, которые попадают в клетки щитовидной железы через базальную мембрану (рис. 8).

56

Рис. 8. Превращение тирозина в щитовидной железе.

Превращения тирозина в надпочечниках и нервной ткани В мозговом веществе надпочечников и нервной ткани тирозин

метаболизирует по катехоламиновому пути с образованием дофамина,

норадреналина и адреналина (только в надпочечниках) (рис. 9).

Рис. 9. Схема синтеза норадреналина и адреналина в надпочечниках.

При образовании катехоламинов, которое происходит в нервной ткани и надпочечниках, и меланина в меланоцитах промежуточным продуктом служит диоксифенилаланин (ДОФА). Однако гидроксилирование тирозина в клетках различных типов катализируется различными ферментами: тирозингидроксилаза

(тирозинмонооксигеназа) – это Fe2+-зависимый фермент, в качестве кофермента

57

использующий Н4БП. Ее ингибирует норадреналин. Физиологическая роль тирозингидроксилазы заключается в регуляции и определении скорости синтеза катехоламинов. Активность тирозингидроксилазы изменяется в результате:

аллостерической регуляции (ингибитор – норадреналин); фосфорилирования /

дефосфорилирования (в результате фосфорилирования с участием протеинкиназы А снижаются Кm для кофермента Н4БП и сродство фермента к норадреналину, в

результате чего происходит активация тирозингидроксилазы). Количество фермента регулируется на уровне транскрипции. ДОФА-

декарбоксилаза (кофермент – ПФ) катализирует образование дофамина, который при участии дофамингидроксилазы (монооксигеназы) превращается в норадреналин. Для функционирования фермента необходимы ионы Сu+, витамин С и тетрагидробиоптерин 20 .

Вмозговом веществе надпочечников фенилэтаноламин-N-

метилтрансфераза катализирует метилирование норадреналина, в результате чего образуется адреналин. Источником метильной группы служит SАМ (S-

аденозилметионин).

Дофамин и норадреналин служат медиаторами в синаптической передаче нервных импульсов, а адреналин – гормон широкого спектра действия,

регулирующий энергетический обмен. Одна из функций катехоламинов – регуляция деятельности сердечно-сосудистой системы (ССС).

Нарушение синтеза катехоламинов может вызывать различные нервно-

психические заболевания, причѐм патологические отклонения наблюдаются как при снижении, так и при увеличении их количества. Снижение в нервных клетках содержания дофамина и норадреналина часто приводит к депрессивным состояниям. При шизофрении в височной доле мозга наблюдается гиперсекреция дофамина 10-20 .

58

Заболевания, связанные с нарушением метаболизма тирозина Наследственные нарушения обмена тирозина. Прохождение аминокислоты

через определенные метаболические пути детерминируется наличием и активностью соответствующих ферментов. Наследственное нарушение синтеза ферментов приводит к тому, что аминокислота не включается в метаболизм, а

накапливается в организме и появляется в биологических средах: моче, кале, поте,

цереброспинальной жидкости. Результатом нарушения синтеза ферментов является возникновение наследственных генетических заболеваний [1,15, 23-27]:

Альбинизм – нарушен синтез ферментов, превращающих ДОФА в ДОФА-хром,

поэтому нарушается синтез меланинов.

Алкаптонурия – нарушен синтез диоксигеназы гомогентизиновой кислоты, она выделяется с мочой, моча приобретает черный цвет.

Кретинизм – нарушен синтез йодиназы, что приводит к нарушению синтеза йодсодержащих гормонов щитовидной железы.

Может быть нарушен синтез фермента тирозиназы, который катализирует превращение тирозина в ДОФА, поэтому будет нарушаться синтез гормонов мозгового слоя надпочечников и меланина.

Клиническая картина такого заболевания определяется: во-первых,

появлением слишком большого количества вещества, которое должно было метаболизироваться при участии заблокированного фермента, во-вторых,

дефицитом вещества, которое должно было образоваться.

Наследственные нарушения тирозина, связанные с отсутствием или низкой активностью ферментов представлены в табл.1 [10].

На рис. 10 изображены биохимические превращения тирозина и основные метаболические блоки на пути.

Ферментативный блок (рис. 10, блок а) превращения фенилаланина сопровождается уменьшением синтеза медиаторов центральной нервной системы

59

– дофамина и диоксифенилаланина, а также дефицитом конечного продукта реакции – меланина (см. Фенилаланин).

При недостаточном превращении образовавшейся из тирозина парагидроксифенилпировиноградной кислоты в гомогентизиновую (рис.11, блок

6) первая, а также тирозин выделяется с мочой. При нарушении синтеза фермента тирозиназы, катализирующей превращение тирозина в ДОФА, нарушается синтез гормонов мозгового слоя надпочечников и меланина.

Если же задержка окисления тирозина происходит в момент превращения гомогентизиновой кислоты в малеилацетоуксусную (рис.10, блок в), развивается алкаптонурия. Фермент, окисляющий гомогентизиновую кислоту (оксидаза гомогентизиновой кислоты), образуется в печени. В норме он настолько быстро разрывает ее гидрохиноновое кольцо, что кислота "не успевает" появиться в крови, а если и появляется, то быстро выводится почками.

60