Fenüülalaniin

Fenüülalaniin (lühend Phe või F) on organismi- ja toiduvalkudes sisalduv aromaatne α-aminohape struktuurivalemiga C6H5CH2CH(NH2)COOH. Fenüülalaniin kuulub asendamatute aminohapete hulka. Molekuli peetakse mittepolaarseks, sest selle kõrvalahelas on hüdrofoobne bensüülrühm. Esineb kahe isomeerina, L- ja D-vormis, millest vaid L-vorm esineb looduslikult. L-fenüülalaniin on elektriliselt neutraalne. Kuulub kahekümne tähtsaima aminohappe hulka, mille jääkidest koosnevad valgud. Valkude biokeemilist tekkimist aminohapetest kodeerib DNA. L-fenüülalaniinile vastavad koodonid UUU ja UUC. Fenüülalaniin on prekursoriks türosiinile ning monoamiinsetele signaalmolekulidele nagu dopamiin, noradrenaliin, epinefriin ehk adrenaliin ja nahapigment melaniin. Looduslikult leidub fenüülalaniini imetajate rinnapiimas. Seda kasutatakse toiduainetööstuses ning müüakse toidulisanditena eelkõige selle tõttu, et väidetavalt on fenüülalaniinil antidepressantide ja valuvaigistite omadusi. Fenüülalaniin on otsene prekursor neuromodulaatorile fenüületüülamiin, mis on sageli kasutusel toidulisandina. 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 ja türosiinist. Fenüülalaniin sünteesitakse kaneelhappeks ensüümi fenüülalaniini ammooniumlüaas abil. 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 ja 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 ja valuvaigistite omadusi. DL-fenüüalaniin on D-fenüülalaniini ja L-fenüülalaniini segu. DL-fenüülalaniini valu vaigistavat 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 ja 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 valu vaigistavad 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 ega jõuagi kesknärvisüsteemi. L-fenüülalaniini toodetakse meditsiiniliste rakenduste ja 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 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 talitlevas organismis lagundatakse. Geenidefekti ehk muutuse pärilikus informatsioonis on laps pärinud mõlemalt vanemalt. Fenüülketonuuria varasel avastamisel ja kohe 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 ja makaronid. Dieedil tuleks olla kogu elu vältel, seejuures lapseeas ehk kiirema arengu perioodil rangemal ja täiskasvanueas leebemal dieedil. 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. 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. Dawson, R.M.C., et al., Data for Biochemical Research, Oxford, Clarendon Press, 1959. IUPAC-IUBMB Joint Commission on Biochemical Nomenclature. "Nomenclature and Symbolism for Amino Acids and Peptides". Recommendations on Organic & Biochemical Nomenclature, Symbols & Terminology etc. Retrieved 2007-05-17. Nelson, D. L.; Cox, M. M. "Lehninger, Principles of Biochemistry" 3rd Ed. Worth Publishing: New York, 2000. ISBN 1-57259-153-6. Christianson DW, Mangani S, Shoham G, Lipscomb WN. "Binding of D-phenylalanine and D-tyrosine to carboxypeptidase A." Journal of Biological Chemistry 1989 Aug 5;264(22):12849-53. PMID 2568989. Sprenger, George A. (May 2007). "Aromatic amino acids". Amino acid biosynthesis: pathways, regulation and metabolic engineering (1st ed.). Springer. pp. 106–113. ISBN 978-3540485957 Fenüülketonuuria