تایروسینز

**تایروسینز** یک اکسیداز است که آنزیم محدودکننده سرعت برای کنترل تولید ملانین است. این آنزیم عمدتاً در دو واکنش متمایز سنتز ملانین که به عنوان مسیر رپر-میسون نیز شناخته می‌شود، دخیل است. اول، هیدروکسیلاسیون یک مونوفنول و دوم، تبدیل یک o-دی فنول به o-کینون مربوطه. o-کینون چندین واکنش را طی می‌کند تا در نهایت ملانین تشکیل شود. تایروسینز یک آنزیم حاوی مس است که در بافت‌های گیاهی و حیوانی وجود دارد و تولید ملانین و سایر رنگدانه‌ها را از تیروزین از طریق اکسیداسیون کاتالیز می‌کند. این آنزیم در داخل ملانوزوم‌هایی یافت می‌شود که در ملانوسیت‌های پوست سنتز می‌شوند. در انسان، آنزیم تایروسینز توسط ژن *TYR* کدگذاری می‌شود.

## واکنش کاتالیز شده
تایروسینز با استفاده از دی‌اکسیژن (O2) اکسیداسیون فنول‌هایی مانند تیروزین و دوپامین را انجام می‌دهد. در حضور کاتکول، بنزوکینون تشکیل می‌شود (به واکنش زیر مراجعه کنید). هیدروژن‌های جدا شده از کاتکول با اکسیژن ترکیب شده و آب تشکیل می‌دهند.

اختصاصیت سوبسترا در تایروسینز پستانداران که فقط از فرم L تیروزین یا دوپا به عنوان سوبسترا استفاده می‌کند و نیاز محدودی به L-دوپا به عنوان کوفاکتور دارد، به طرز چشمگیری محدود می‌شود.

### سایت فعال
[راست|بندانگشتی|400x400پیکسل|[بلورنگاری پرتوی ایکس|ساختار کریستالوگرافی یک تایروسینز مشتق شده از *[[پیچیده‌قارچ|استرپتومایسس]]* در کمپلکس با چیزی که به آن «پروتئین کادی» می‌گویند. در تمام مدل‌ها، فقط مولکول تایروسینز نشان داده شده است، اتم‌های مس به رنگ سبز و سطح مولکولی به رنگ قرمز نشان داده شده‌اند. در مدل‌های D و E، اسیدهای آمینه هیستیدین به صورت نمایش خط آبی نشان داده شده‌اند. از مدل E، هر اتم مس در جایگاه فعال در واقع با سه باقیمانده هیستیدین کمپلکس شده و یک مرکز مس نوع ۳ تشکیل می‌دهد. از مدل‌های C و D، می‌توان دید که جایگاه فعال این پروتئین در داخل یک قرص تشکیل شده روی سطح مولکولی مولکول قرار دارد.]]

## ساختار
تایروسینزها از طیف گسترده‌ای از گونه‌های گیاهی، حیوانی و قارچی جدا و مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. تایروسینزهای گونه‌های مختلف از نظر خواص ساختاری، توزیع بافتی و موقعیت سلولی متنوع هستند. هیچ ساختار پروتئین تایروسینزی مشترکی که در همه گونه‌ها وجود داشته باشد، یافت نشده است. آنزیم‌های موجود در بافت گیاهی، حیوانی و قارچی اغلب از نظر ساختار اولیه، اندازه، الگوی گلیکوزیلاسیون و ویژگی‌های فعال‌سازی متفاوت هستند. با این حال، همه تایروسینزها دارای یک مرکز مس دو هسته‌ای از نوع ۳ در جایگاه‌های فعال خود هستند. در اینجا، دو اتم مس هر کدام با سه باقیمانده هیستیدین هماهنگ شده‌اند.
[بندانگشتی|400x400پیکسل|این یک ساختار هم‌ترازی است که تنها ناحیه حفاظت‌شده توالی‌های نوکلئوتیدی پروتئین قورباغه‌ها (شماره‌های دسترسی NCBI GenBank آنها [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/CAR95491 CAR۹۵۴۹۱] ، [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/CAJ82935 CAJ۸۲۹۳۵] ، [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/BAA02077 BAA۰۲۰۷۷] ، [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/BAV78831 BAV۷۸۸۳۱] و [مرکز ملی اطلاعات زیست‌فناوری|AAC۱۷۱۶۸)، مارها (شماره‌های دسترسی NCBI GenBank آنها BBC۵۵۵۸۰ ، XP۰۳۲۰۷۶۰۴۰ و BBC۵۵۶۴۷) و انسان (شماره دسترسی GenBank AAA۶۱۲۴۲) را با استفاده از Clustal Omega نشان می‌دهد. (توجه: (*) ناحیه حفاظت‌شده را نشان می‌دهد، (.) ناحیه حفاظت‌شده‌تر و (:) ناحیه حفاظت‌شده کمتری را نشان می‌دهد)]]

### گیاه
*[[درون‌تنی|در داخل بدن]]*، PPOهای گیاهی به صورت پروتئین‌هایی با وزن حدود ۶۴ تا ۶۸ کیلو دالتون بیان می‌شوند که از سه دامنه تشکیل شده‌اند: یک پپتید عبوری کلروپلاستی (حاوی یک پپتید سیگنال تیلاکوئیدی با وزن حدود ۴ تا ۹ کیلو دالتون)، یک دامنه فعال کاتالیزوری (حدود ۳۷ تا ۴۲ کیلو دالتون) حاوی مرکز مس دو هسته‌ای، و یک دامنه C-ترمینال (حدود ۱۵ تا ۱۹ کیلو دالتون) که از جایگاه فعال محافظت می‌کند.

### پستانداران
تایروسینز پستانداران یک پروتئین غشایی منفرد است که از غشاء عبور می‌کند. در انسان، تایروسینز در ملانوزوم‌ها طبقه‌بندی می‌شود و دامنه فعال کاتالیزوری پروتئین در داخل ملانوزوم‌ها قرار دارد. تنها بخش کوچکی از پروتئین که از نظر آنزیمی غیرضروری است، به سیتوپلاسم ملانوسیت گسترش می‌یابد.

برخلاف تایروسینز قارچی، تایروسینز انسانی یک گلیکوپروتئین متصل به غشاء است و ۱۳٪ کربوهیدرات دارد.

آلل مشتق‌شدهٔ TYR (rs۲۷۳۳۸۳۲) با رنگدانه‌های روشن‌تر پوست در جمعیت‌های انسانی مرتبط است. این آلل بیشتر در اروپا رایج است، اما با فراوانی کمتر و متوسط در آسیای مرکزی، خاورمیانه، شمال آفریقا و در میان پیگمی‌های سان و امبوتی نیز یافت می‌شود.

### باکتریایی
در زمین‌های باتلاقی، تایروسینزهای باکتریایی به عنوان تنظیم‌کننده‌های کلیدی ذخیره کربن با حذف ترکیبات فنلی که مانع از تخریب کربن آلی می‌شوند، پیشنهاد می‌شوند.

### قارچی
در قارچ *نوروسپورا کراسا*، چهار شکل مختلف از تایروسینز در بین سویه‌های مختلف تشخیص داده شد. در هر سویه تنها یک ناحیه ژنتیکی تعیین‌کننده ساختار برای این آنزیم یافت شد.

## تنظیم ژن
ژن تایروسینز توسط فاکتور رونویسی مرتبط با میکروفتالمی (MITF) تنظیم می‌شود.
[راست|بندانگشتی|'''مسیر رپر-میسون (ملانوژنز)، مراحل سنتز ملانین را نشان می‌دهد''' '''.''' DHI-۵٬۶ دی‌هیدروکسی‌ایندول، DHICA -۵٬۶- دی‌هیدروکسی‌فنیل‌آلانین، [گاما گلوتامیل ترانس پپتیداز|GGT - گاما-گلوتامیل ترانس‌پپتیداز، GST - گلوتاتیون-S-ترانسفراز؛ L-دوپا - لوو-دوپا، TRP-۲ - پروتئین مرتبط با تایروسینز ۲]]
[بندانگشتی|400x400پیکسل|یک [تبارشاخه‌نما|کلادوگرام درخت فیلوژنتیکی نمونه از پروتئین‌های تایروسینز. توالی‌های تایروسینز از ده گونه مهره‌دار (جنس: *Ambystoma, Xenopus, Homo, Elaphe, Thamnophis, Bufo, Rugosa و Rana)* مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. هم‌ترازی‌های چندگانه توسط برنامه CLUSTAL W (نسخه ۱٫۷) ایجاد شدند و درخت‌های فیلوژنتیکی با روش اتصال همسایه بدون اصلاح فاصله ساخته شدند؛ بنابراین *Ambystoma و Xenopus* با سایر دوزیستان خوشه‌بندی نمی‌شوند. شاخه‌ها و گره‌ها طبق الگوهای یکسان رسم می‌شوند.]]

## اهمیت بالینی
جهش در ژن تایروسینز که منجر به اختلال در تولید تایروسینز می‌شود، منجر به آلبینیسم چشمی-پوستی نوع I می‌شود، یک اختلال ارثی که از هر ۲۰۰۰۰ نفر، یک نفر را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

فعالیت تایروسینز بسیار مهم است. اگر در طول سنتز ملانین کنترل نشود، منجر به افزایش سنتز ملانین می‌شود. کاهش فعالیت تایروسینز برای بهبود یا پیشگیری از بیماری‌های مرتبط با هایپرپیگمنتاسیون پوست، مانند ملاسما و لکه‌های پیری، مورد هدف قرار گرفته است.

چندین پلی‌فنول، از جمله فلاونوئیدها یا استیلبنوئیدها، آنالوگ‌های سوبسترا، مهارکننده‌های رادیکال آزاد و کلات‌کننده‌های مس، به عنوان مهارکننده‌های تایروسینز شناخته شده‌اند. از این رو، صنایع پزشکی و آرایشی تحقیقات خود را بر روی مهارکننده‌های تایروسینز برای درمان اختلالات پوستی متمرکز کرده‌اند.

## مهارکننده‌ها
مهارکننده‌های شناخته‌شدهٔ تایروسینز عبارتند از:
* اسید آزلائیک
* ۴-بوتیل‌رزورسینول
* هیدروکینون
* ''ال'' -اسید اسکوربیک - ویتامین C
* اسید ترانگزامیک

## ژنتیک
اگرچه زالی (زیست‌شناسی) شایع است، اما مطالعات کمی در مورد جهش‌های ژنتیکی در ژن‌های تایروسینز حیوانات انجام شده است. یکی از آنها روی *[[گاومیش]]* (گاومیش آبی) بود. توالی mRNA تایروسینز *B. bubalis* نوع وحشی ۱۹۵۸ جفت باز (bp) با یک چارچوب خواندن باز (ORF) به طول ۱۵۹۳ جفت باز است که به ۵۳۰ اسید آمینه تبدیل می‌شود. در همین حال، ژن تایروسینز *B. bubalis* آلبینو (GenBank JN_۸۸۷۴۶۳) در موقعیت ۴۷۷ کوتاه شده است که ناشی از یک جهش نقطه‌ای در نوکلئوتید ۱۴۳۱ است که یک تریپتوفان (TGG) را به یک کدون توقف (TGA) تبدیل می‌کند و در نتیجه یک ژن تایروسینز کوتاه‌تر و غیرفعال ایجاد می‌شود. سایر آلبینوها جهش‌های نقطه‌ای دارند که به نظر می‌رسد تایروسینز را بدون کوتاه شدن غیرفعال می‌کنند (برای مثال‌ها به جدول و شکل مراجعه کنید).

راست|بندانگشتی|407x407پیکسل|جهش‌هایی در ژن تایروسینز که نشان داده شده است باعث ایجاد آلبینیسم در حیوانات می‌شوند. کادرهای رنگی نشان‌دهنده مناطقی در پروتئین هستند که توسط یکی از پنج اگزون کدگذاری می‌شوند (به شکل ساختار ژن مراجعه کنید). موقعیت‌ها به موقعیت‌های اسید آمینه در پروتئین هر گونه اشاره دارند. اصلاح‌شده پس از میورا و همکاران.
با توجه به اینکه مطالعات کمی در مورد داده‌های ژنومی ژن تایروسینز وجود دارد، تنها تعداد انگشت‌شماری مطالعه در مورد جهش‌ها در دوزیستان آلبینو وجود دارد. میورا و همکاران (۲۰۱۸) جهش‌های اسید آمینه در ژن تایروسینز را در سه قورباغه آلبینو بررسی می‌کنند: *Pelophylax nigromaculatus* (قورباغه برکه‌ای)، Glandirana rugosa (قورباغه چروکیده) و *Fejervarya kawamurai* (قورباغه برنج). در مجموع، پنج جمعیت مختلف مورد مطالعه قرار گرفتند که سه مورد از آنها *P. nigromaculatus* و یک مورد از *G. rugosa* و *F. kawamurai* بودند. در دو مورد از سه جمعیت *P. nigromaculatus*، به دلیل قرار گرفتن یک تیمین در اگزون‌های ۱ و ۳، یک جهش تغییر چارچوب وجود داشت و جمعیت سوم فاقد سه نوکلئوتید بود که یک لیزین را در اگزون ۱ رمزگذاری می‌کردند. جمعیت *G. rugosa* یک جهش بدمعنی داشت که در آن یک جایگزینی اسید آمینه از گلیسین به اسید آسپارتیک وجود داشت و جهش *F. kawamurai* نیز یک جایگزینی اسید آمینه از گلیسین به آرژنین بود. جهش برای *G. rugosa* و *F. kawamurai* در اگزون‌های ۱ و ۳ رخ می‌دهد. جهش‌های جمعیت سوم *P. nigromaculatus* و جهش‌های *G. rugosa* و *F. kawamurai* در مناطقی رخ داده است که در بین مهره‌داران بسیار حفاظت شده هستند و می‌توانند منجر به یک ژن تایروسینز ناکارآمد شوند.
بندانگشتی|اسیدهای آمینه جایگزین شده تایروسینز در قورباغه‌های آلبینو و اسیدهای آمینه مربوطه در سایر گونه‌های مهره‌داران (Miura و همکاران، ۲۰۱۸). kW به قورباغه برنج kawamurai نوع وحشی، kA: kawamurai نوع آلبینو، rW: rugosa وحشی، rA: rugosa آلبینو، nW nigromaculatus وحشی، nA <sup>H</sup>: nigromaculatus آلبینو جمع‌آوری شده از هیروشیما اشاره دارد. اعداد خارج از پرانتز به موقعیت اسید آمینه گونه جهش یافته اشاره دارند و عدد داخل پرانتز به موقعیت اسید آمینه مرتبط در توالی انسانی اشاره دارد. (Miura و همکاران، ۲۰۱۸)
[راست|بندانگشتی|400x400پیکسل|این یک نمایش شماتیک از سازماندهی اینترون-اگزون ژن تایروسینز (TYP) در انسان است (ClinVar: [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/7299 NM_ 000372]). کادرهای باز و بسته به ترتیب نشان‌دهنده نواحی کدکننده پروتئین و نواحی ترجمه نشده اگزون‌ها هستند که اگزون‌ها با اعداد برچسب‌گذاری شده‌اند. اندازه اینترون‌ها با اعداد کوچک (بر حسب جفت باز) نشان داده شده است.](https://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%BE%D8%B1%D9%88%D9%86%D8%AF%D9%87:Tyrosinase_Human_Exon-Intron_Representation.png)
[بندانگشتی|400x400پیکسل|[https://consurf.tau.ac.il/fgij/fg.htm?mol=/results/1650420535/AF_P14679_F1_model_v2_pdb_consurf1650420535_pipe_CBS.pdb ConSurf] از مجموعه‌ای از نه رنگ از فیروزه‌ای تا سفید [سرخ شرابی|و شرابی برای نشان دادن درجات حفاظت از متغیر تا حفاظت‌شده، به ترتیب، استفاده می‌کند. در سمت راست، یک طرح رنگی جایگزین الهام گرفته از MSA3D قبلی (که اکنون منسوخ شده) ProteinExplorer (که در آن درجات ۴، ۵ و ۶ از یک رنگ استفاده می‌کنند) آمده است.]]
تایروسینز یک پروتئین بسیار حفاظت‌شده در حیوانات است و ظاهراً از قبل در باکتری‌ها نیز وجود داشته است. پروتئین مرتبط با تایروسینز (Tyrp۱) و دوپاکروم توتومراز (Dtc) که پروتئین دخیل در سنتز ملانین را کد می‌کنند، عناصر تنظیمی مشترک ساختار اگزون/اینترون هستند؛ بنابراین، توسعه سه نوع سلول رنگدانه مهره‌داران، اگرچه متفاوت است، اما در یک نقطه خاص همگرا می‌شوند تا بیان اعضای خانواده تایروسینز را برای تولید رنگدانه‌های ملانین امکان‌پذیر کنند. ژن‌های مرتبط با خانواده تایروسینز نقش مهمی در تکامل ، ژنتیک و زیست‌شناسی تکوینی سلول‌های رنگدانه و همچنین برای نزدیک شدن به اختلالات انسانی مرتبط با نقص در سنتز، تنظیم یا عملکرد آنها در مهره‌داران دارند. سه نوع سلول رنگدانه تولیدکننده ملانین از زمان جنینی، یعنی از تاج عصبی، لوله عصبی و جسم پینه‌آل، به خوبی شناخته شده‌اند. همه آنها ظرفیت تولید رنگدانه‌های ملانین را دارند. بیوسنتز آنها توسط آنزیم‌های تکاملی حفاظت‌شده خانواده تایروسینز (tyr, tyr۱ و tyr۲) که دوپاکروم توتومراز (dct) نیز نامیده می‌شوند، کنترل می‌شود. در میان آنها، Tyr نقش مهمی در تولید ملانین ایفا می‌کند. با این حال، ژنوم توالی‌یابی شده از گونه‌های مختلف برای تجزیه و تحلیل تکاملی در عمق، در مطالعه حاضر بسیار مهم‌تر شده است. به‌طور مشابه، خانواده پروتئین مس نوع ۳ عملکردهای بیولوژیکی مختلفی از جمله تشکیل رنگدانه، ایمنی ذاتی و انتقال اکسیژن را انجام می‌دهد. تجزیه و تحلیل ترکیبی فیلوژنتیکی و ساختاری ژنتیکی به این نتیجه رسید که پروتئین مس نوع ۳ اصلی دارای یک پپتید واحد است و در زیرگروه α گروه‌بندی می‌شود. ژن پروتئین اجدادی دو تکثیر انجام داده است، یعنی اولی قبل از انشعاب دودمان یوکاریوتی ناشناخته و دومی قبل از تنوع. تکثیر قبلی باعث ایجاد فرم سیتوزولی (β) و تکثیر دوم باعث ایجاد فرم متصل به غشاء (Γ) شد. مقایسه ساختاری نشان داد که جایگاه فعال اشکال α و γ توسط اسیدهای آمینه آلیفاتیک و شکل β با باقیمانده آروماتیک پوشیده شده است؛ بنابراین، تکامل این خانواده ژنی، دودمان یوکاریوت‌های چند سلولی است که به دلیل از دست دادن یک یا چند مورد از این سه زیرگروه و گسترش اختصاصی دودمان یک یا هر دو زیرگروه باقی مانده، ایجاد شده است. هم‌ترازی‌های نوکلئوتیدی حفظ‌شده ژنومی تایروسینز در بین خانواده مهره‌داران مانند قورباغه‌ها، مارها و انسان نشان می‌دهد که این ژن از یک ژن تایروسینز اجدادی تکامل یافته است. تکثیر و جهش این ژن احتمالاً مسئول ظهور یک ژن مرتبط با تایروسینز است.

## کاربردها
### در صنایع خوراکی
در صنایع خوراکی، مهار تایروسینز مطلوب است زیرا تایروسینز اکسیداسیون ترکیبات فنلی موجود در میوه‌ها و سبزیجات را به کینون‌ها کاتالیز می‌کند که طعم و رنگ نامطلوبی ایجاد می‌کند و همچنین باعث کاهش دسترسی به برخی اسیدهای آمینه ضروری و همچنین قابلیت هضم محصولات می‌شود. به همین دلیل، مهارکننده‌های بسیار مؤثر تایروسینز نیز در کشاورزی و صنایع خوراکی مورد نیاز هستند. مهارکننده‌های تایروسینز شناخته شده شامل اسید کوجیک، تروپولون، کومارین‌ها، اسید وانیلیک، وانیلین و الکل وانیلیک هستند.

### در صنعت لوازم آرایشی و بهداشتی
رنگ پوست روشن‌تر در فرهنگ‌های مختلف آسیایی با جوانی و زیبایی مرتبط بوده است. تحقیقات اخیر شرکت‌های آرایشی و بهداشتی بر توسعه عوامل سفیدکننده جدیدی متمرکز شده است که به‌طور انتخابی فعالیت تایروسینز را سرکوب می‌کنند تا هایپرپیگمانتاسیون را کاهش دهند و در عین حال از سمیت سلولی ملانوسیت‌های سالم جلوگیری کنند. عوامل دارویی سنتی مانند کورتیکواستروئیدها، هیدروکینون و آمینو کلرید عددی از طریق مهار بلوغ ملانوسیت‌ها، پوست را روشن می‌کنند. با این حال، این عوامل با عوارض جانبی همراه هستند. شرکت‌های آرایشی و بهداشتی بر توسعه عوامل سفیدکننده جدیدی متمرکز شده‌اند که به‌طور انتخابی فعالیت تایروسینز را سرکوب می‌کنند تا هایپرپیگمانتاسیون را کاهش دهند و در عین حال از سمیت سلولی ملانوسیت‌ها جلوگیری کنند، زیرا تایروسینز مرحله محدودکننده سرعت مسیر ملانوژنز است.

### در حشرات
تایروسینز طیف وسیعی از عملکردها را در حشرات دارد، از جمله ترمیم زخم، اسکلروتیزاسیون ، سنتز ملانین و کپسوله کردن انگل. در نتیجه، این آنزیم به عنوان مکانیسم دفاعی حشرات، یک آنزیم مهم است. برخی از حشره کش‌ها برای مهار تایروسینز طراحی شده‌اند.

### در پلیمرهای الهام گرفته از چسب صدف
پلیمریزاسیون پپتیدهای حاوی سیستئین و تیروزین که توسط تایروسینز فعال می‌شوند، منجر به پلیمرهای الهام گرفته از چسب صدف می‌شود. تیروزین‌های باقی‌مانده به صورت آنزیمی به دوپاکینون‌ها اکسید می‌شوند که تیول‌های سیستئین می‌توانند از طریق یک واکنش افزایشی مایکل بین مولکولی به آنها متصل شوند. پلیمرهای حاصل به شدت به سطوح مختلف با انرژی چسبندگی بالا جذب می‌شوند.

## منابع

## پیوند به بیرون
* مدخل GeneReviews/NCBI/NIH/UW در مورد آلبینیسم چشمی-پوستی نوع ۱
*  در

رده:آنزیم‌های مس
رده:ژن‌های روی کروموزوم ۱۱ انسان
رده:صفحه‌های با ترجمه بازبینی‌نشده