Fenüülalaniin

Muud bioloogilised rollid

L-fenüülalaniin muundatakse bioloogiliselt L-türosiiniks, mis on samuti DNA-kodeeritud aminohape. L-türosiinist saadakse omakorda L-DOPA, mis muundatakse edasi dopamiiniks, noradrenaliiniks ja epinefriiniks (adrenaliiniks). Viimased kolm on tuntud ka katehhoolamiinidena.
Fenüülalaniin kasutab sama aktiivse transpordi kanalit nagu trüptofaan, et läbida aju-vereringe barjäär. Suurtes kogustes häirib serotoniini tootmist.
Fenüülalaniini kasutatakse lähteainena flavonoidide biosünteesil. Näiteks lignaani saadakse fenüülalaniinist ning türosiinist. Fenüülalaniin sünteesitakse kaneelhappeks ensüümi fenüülalaniini ammooniumlüaas abil.

D- ja DL- fenüülalaniin

Fenüülalaniini stereoisomeer D-fenüülalaniin (DPA) saadakse orgaanilise sünteesi teel üksiku enantiomeerina või ratseemilise segu ühe komponendina. See isomeer ei osale valkude biosünteesil, kuigi seda leidub valkudes vähesel määral - eriti vanemates valkudes ning töödeldud toiduvalkudes. D-aminohapete bioloogilised funktsioonid on siiani ebaselged, kuigi mõned (näiteks D-fenüülalaniin) võivad olla farmakoloogiliselt aktiivsed. DL-fenüülalaniini (DPLA) turustatakse toidulisandina eelkõige seetõttu, et väidetavalt on ainel antidepressantide ning valuvaigistite omadusi. DL-fenüüalaniin on D-fenüülalaniini ja L-fenüülalaniini segu. DL-fenüülalaniini valuvaigistavat toimet võib seletada sellega, et D-fenüülalaniin takistab enkefaliini lagunemist ensüümi karboksüpeptidaas A toimel. DL-fenüülalaniini sarnased omadused antidepressantidega on seletatavad L-fenüülalaniini prekursori rolliga neurotransmitterite noradrenaliini ning dopamiini sünteesis. Arvatakse, et noradrenaliini ja dopamiini kõrgendatud tase ajus on antidepresseeriva toimega. Lisaks sellele inhibeerib DL-fenüülalaniin endorfiinide lagunemist. See omakorda inhibeerib GABA vabanemise reaktsiooni keskajus, mis suurendab dopamiini vabanemist. DL-fenüülalaniini suukaudsel manustamisel avalduvad valuvaigistavad omadused. Peensooles imenduv D-fenüülalaniin transporditakse vereringes maksa. Seejärel muundatakse väike osa D-fenüülalaniinist L-fenüülalaniiniks. D-fenüülalaniin hajutatakse mitmesugustesse kudedesse suure vereringe kaudu. On ilmnenud, et L-fenüülalaniin suudab aju-vereringe barjääri läbida efektiivsemalt kui D-fenüülalaniin. Väike osa suukaudselt manustatud D-fenüüalaniinist eritub seetõttu uriiniga ning ei jõuagi kesknärvisüsteemi.

Süntees tööstuses

L-fenüülalaniini toodetakse meditsiiniliste rakenduste ning toiduainetööstuse jaoks. Tootmisprotsess viiakse läbi bakteris Escherichia coli, mis sünteesib aromaatseid aminohappeid (näiteks fenüülalaniini) looduslikult. Tootmisprotsessi on võimalik muuta efektiivsemaks muundades bakterit geneetiliselt: näiteks on võimalik muuta regulatiivseid promootoreid või suurendada nende geenide arvu, mis kontrollivad fenüülalaniini sünteesi eest vastutavaid ensüüme.

Fenüülketonuuria

Fenüülketonuuria on üks sagedasemaid pärilikke haigusi, mille korral organismis kuhjub aminohape fenüülalaniin, sest organism ei suuda seda lagundada. Valkude koostises olev fenüülalaniin on vajalik aine, mis normaalselt funktsioneerivas organismis lagundatakse.
Geenidefekti ehk muutuse pärilikus informatsioonis on laps pärinud mõlemalt vanemalt. Fenüülketonuuria varasel avastamisel ja kohese ravi rakendamisel on võimalik hoida haigus täielikult kontrolli all. Hilisel avastamisel või ravita jäämisel tekib aga vaimne alaareng sellisel määral, et inimene ei saa oma eluga iseseisvalt hakkama. Seetõttu on alustatud kõikide vastsündinute uurimist selle haiguse suhtes. Eestis sünnib igal aastal 1–3 fenüülketonuuriaga last. Sündides näib laps olevat täiesti terve.
Fenüülketonuuriaga täiskasvanud väidavad, et fenüülalaniini normaalse taseme juures tunnevad nad end hästi, fenüülalaniini taseme tõustes võivad aga esineda kätevärisemine, koordinatsiooni- ja tasakaaluhäired ning mõtlemis- ja keskendumishäired. Inimesed, kes põevad fenüülketonuuriat teevad sageli vereanalüüse fenüülalaniini taseme jälgimiseks veres.
Fenüülketonuuria raviks on spetsiaalne dieet, mille abil peatatakse fenüülalaniini kuhjumine organismis. Oluline on vähendada fenüülalaniini hulka toidus, nii et seda oleks parajalt: ei liiga palju ega ka liiga vähe, sest seda on tarvis organismi kasvamiseks ja kudede parandamiseks. Kõik valke sisaldavad toiduained sisaldavad ka fenüülalaniini ning peavad seega olema rangelt piiratud. Fenüülketonuuria dieedi jaoks on välja töötatud ka spetsiaalsed aseained, mis sisaldavad väga vähe või siis üldse mitte fenüülalaniini, näiteks spetsiaalsed jahud ning makaronid. Dieedil tuleks olla kogu elu vältel, seejuures lapseeas ehk kiirema arengu perioodil rangemal, täiskasvanueas leebemal.
Fenüülketonuuria haruldane vorm on hüperfenüülalanineemia, mis väljendub selles, et organism ei suuda sünteesida koensüümi biopteriin. Seda saab aga haigetele manustada. Hüperfenüülalanineemiat põdevatel rasedatel naistel võivad avalduda sarnased sümptomid fenüülketonuuriale (kõrge fenüülalaniini tase veres), ent need näitajad normaliseeruvad tavaliselt raseduse lõppedes.

Ajalugu

Fenüüalaniini geneetilise koodi avastasid J. Heinrich Matthaei ja Marshall W. Nirenberg 1961. aastal. Nad kasutasid mRNA-d selleks, et sisestada uratsiili bakterisse Escherichia coli ning põhjustasid selle, et bakter hakkas sünteesima polüpeptiidi, mis koosnes ainult fenüülalaniin jääkidest. See avastus aitas selgitada, kuidas looduses informatsiooni kodeerimine toimub ning sidus genoomi nukleiinhappes sisalduva informatsiooni valgu ekspressiooniga elusrakus.