티로신(영어: tyrosine, 기호: Tyr or Y)[2]은 단백질의 생합성에 사용되는 α-아미노산이다. 4-하이드록시페닐알라닌(영어: 4-hydroxyphenylalanine)이라고도 한다. 티로신은 α-아미노기(생물학적 조건에서 양성자화된 −NH3+ 형태), α-카복실기(생물학적 조건에서 탈양성자화된 −COO− 형태) 및 곁사슬인 하이드록시벤질기를 포함하고 있다. 티로신은 극성의 곁사슬을 가지고 있는 비필수 아미노산이다. "티로신"이라는 용어는 1846년에 독일의 화학자유스투스 폰 리비히가 치즈의 단백질인 카제인에서 처음으로 발견하였고 "치즈"를 의미하는 그리스어 "tyrós"에서 유래하였다.[3][4] 티로신이 작용기나 곁사슬로 지칭될 때는 티로실(영어: tyrosyl)이라고 불린다. 티로신은 일반적으로 소수성 아미노산으로 분류되지만, 페닐알라닌보다 더 친수성이다.[5] 티로신은 UAC, UAU 코돈에 의해 암호화되어 있다.
기능
단백질생성성 아미노산인 것 외에도 티로신은 페놀의 특성으로 인해 특별한 역할을 한다. 이것은 신호전달 과정의 일부인 단백질에서 일어나며 단백질 키네이스를 통해 전달되는 인산기의 수용체 역할을 한다. 하이드록실기의 인산화는 표적 단백질의 활성을 변화시키거나 SH2 도메인 결합을 통한 신호전달 캐스케이드의 일부를 형성할 수 있다.
티로신 잔기는 또한 광합성에서 중요한 역할을 한다. 엽록체의 광계 II에서 티로신은 산화된 엽록소의 환원에서 전자 공여체로 작용한다. 이 과정에서 티로신은 페놀성 하이드록실기의 수소 원자를 잃게 된다. 이 라디칼은 광계 II에서 4개의 핵심 망가니즈 클러스터에 의해 연속적으로 환원된다.
식이 요구 사항 및 공급원
페닐알라닌과 티로신의 영양소 섭취기준(권장 식이 허용량, RDA)은 체중 1 kg당 42 mg이다.[6] 체중이 70 kg인 사람의 경우 권장량은 2.94 g(페닐알라닌+티로신)이다.
포유류는 음식물로부터 섭취한 필수 아미노산인 페닐알라닌으로부터 티로신을 합성한다. 페닐알라닌에서 티로신으로의 전환은 일산소화효소인 페닐알라닌 하이드록실화효소에 의해 촉매된다. 이 효소는 페닐알라닌의 방향족 고리에 하이드록실기를 첨가하여 티로신으로 전환하는 반응을 촉매한다.
물질대사
페닐알라닌과 티로신의 생물학적으로 중요한 유도체로의 전환
인산화 및 황산화
일부 티로신 잔기는 단백질 키네이스에 의해 하이드록실기에서 인산화될 수 있다. 인산화된 형태의 티로신은 포스포티로신(영어: phosphotyrosine)이라고 한다. 티로신 인산화는 신호전달 및 효소 활성의 조절에서 핵심적인 단계 중 하나로 간주된다. 포스포티로신은 특정 항체를 통해 검출될 수 있다. 티로신 잔기는 또한 티로신 황산화로 알려진 과정인 황산기의 첨가에 의해 변형될 수 있다.[9] 티로신 황산화는 티로실단백질 황전이효소에 의해 촉매된다. 위에서 언급한 포스포티로신 항체와 마찬가지로 최근에는 설포티로신을 특이적으로 검출하는 항체가 개발되었다.[10]
유비퀴논의 일부를 형성하는 벤조퀴논 구조를 합성하려면 티로신(또는 그 전구체인 페닐알라닌)이 필요하다.
분해
티로신의 아세토아세트산과 푸마르산으로의 분해. 분해 경로에는 두 가지 이산소화효소가 필요하다. 최종 산물은 시트르산 회로로 들어갈 수 있다.
L-티로신(동의어: 파라-하이드록시페닐알라닌)의 분해는 티로신 아미노기전이효소에 의해 파라-하이드록시페닐피루브산으로의 α-케토글루타르산 의존성 아미노기 전이 반응으로 시작된다. p로 축약되는 파라는 곁사슬의 하이드록실기와 페닐기가 서로 마주 보고 있음(아래의 그림 참조)을 의미한다.
L-티로신의 세 가지 구조 이성질체가 알려져 있다. 파라 이성질체(파라-티로신, p-티로신, 4-하이드록시페닐알라닌)인 일반적인 아미노산인 L-티로신 외에도 자연에서 생성되는 두 가지 추가적인 위치 이성질체, 즉 메타-티로신(3-하이드록시페닐알라닌, L-m-티로신, m-티로신) 및 오르토-티로신(L-o-티로신, o-티로신, 2-하이드록시페닐알라닌)이 있다. 드물게 존재하는 m-티로신 및 o-티로신 이성질체는 산화 스트레스 조건에서 페닐알라닌의 비효소적 자유 라디칼 하이드록실화를 통해 생성된다.[17][18]
m-티로신 및 유사체(자연에서 드물지만 합성으로 이용 가능)는 파킨슨병, 알츠하이머병 및 관절염에 적용할 수 있는 것으로 나타났다.[19]
의료용
티로신은 신경전달물질의 전구체이며 혈장 신경전달물질의 수준(특히 도파민과 노르에피네프린)을 증가시키지만[20] 정상인의 기분에는 거의 영향을 미치지 않는다.[21][22][23] 많은 연구에서 티로신은 스트레스, 추위, 피로(쥐의 경우),[24] 장기간의 작업 및 수면 부족시[25][26] 스트레스 호르몬 수치 감소,[27] 동물 실험에서 볼 수 있는 스트레스 유발 체중 감소의 감소,[24] 사람을 대상으로 한 실험에서 볼 수 있는 인지 기능 및 신체적 기능 향상에 유용하다는 것이 발견되었다.[22][28][29]
티로신은 정상적인 상황에서 인지 기능 또는 신체적 기능에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 보이지만[30][31] 멀티태스킹 중에 작업 기억을 더 잘 유지하는 데 도움을 준다.[32]
↑ 가나Frey MN, Koetzle TF, Lehmann MS, Hamilton WC (1973). “Precision neutron diffraction structure determination of protein and nucleic acid components. X. A comparison between the crystal and molecular structures of L‐tyrosine and L‐tyrosine hydrochloride”. 《J. Chem. Phys.》 58 (6): 2547–2556. Bibcode:1973JChPh..58.2547F. doi:10.1063/1.1679537.
↑Zea-Rey AV, Cruz-Camino H, Vazquez-Cantu DL, Gutiérrez-García VM, Santos-Guzmán J, Cantú-Reyna C (2017년 11월 27일). “The Incidence of Transient Neonatal Tyrosinemia Within a Mexican Population”. 《Journal of Inborn Errors of Metabolism and Screening》 5: 232640981774423. doi:10.1177/2326409817744230.
↑Molnár GA, Nemes V, Biró Z, Ludány A, Wagner Z, Wittmann I (December 2005). “Accumulation of the hydroxyl free radical markers meta-, ortho-tyrosine and DOPA in cataractous lenses is accompanied by a lower protein and phenylalanine content of the water-soluble phase”. 《Free Radical Research》 39 (12): 1359–66. doi:10.1080/10715760500307107. PMID16298866. S2CID31154432.
↑Humphrey CE, Furegati M, Laumen K, La Vecchia L, Leutert T, Müller-Hartwieg JC, Vögtle M (2007). “Optimized Synthesis of L-m-Tyrosine Suitable for Chemical Scale-Up”. 《Organic Process Research & Development》 11 (6): 1069–1075. doi:10.1021/op700093y.
↑Rasmussen DD, Ishizuka B, Quigley ME, Yen SS (October 1983). “Effects of tyrosine and tryptophan ingestion on plasma catecholamine and 3,4-dihydroxyphenylacetic acid concentrations”. 《The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism》 57 (4): 760–3. doi:10.1210/jcem-57-4-760. PMID6885965.
↑Leathwood PD, Pollet P (1982). “Diet-induced mood changes in normal populations”. 《Journal of Psychiatric Research》 17 (2): 147–54. doi:10.1016/0022-3956(82)90016-4. PMID6764931.
↑ 가나Hao S, Avraham Y, Bonne O, Berry EM (February 2001). “Separation-induced body weight loss, impairment in alternation behavior, and autonomic tone: effects of tyrosine”. 《Pharmacology, Biochemistry, and Behavior》 68 (2): 273–81. doi:10.1016/S0091-3057(00)00448-2. PMID11267632. S2CID46405659.
↑Magill RA, Waters WF, Bray GA, Volaufova J, Smith SR, Lieberman HR, 외. (August 2003). “Effects of tyrosine, phentermine, caffeine D-amphetamine, and placebo on cognitive and motor performance deficits during sleep deprivation”. 《Nutritional Neuroscience》 6 (4): 237–46. doi:10.1080/1028415031000120552. PMID12887140. S2CID21300076.
↑Neri DF, Wiegmann D, Stanny RR, Shappell SA, McCardie A, McKay DL (April 1995). “The effects of tyrosine on cognitive performance during extended wakefulness”. 《Aviation, Space, and Environmental Medicine》 66 (4): 313–9. PMID7794222.
↑Reinstein DK, Lehnert H, Wurtman RJ (December 1985). “Dietary tyrosine suppresses the rise in plasma corticosterone following acute stress in rats”. 《Life Sciences》 37 (23): 2157–63. doi:10.1016/0024-3205(85)90566-1. PMID4068899.
↑Deijen JB, Wientjes CJ, Vullinghs HF, Cloin PA, Langefeld JJ (January 1999). “Tyrosine improves cognitive performance and reduces blood pressure in cadets after one week of a combat training course”. 《Brain Research Bulletin》 48 (2): 203–9. doi:10.1016/S0361-9230(98)00163-4. PMID10230711. S2CID27927524.
↑Strüder HK, Hollmann W, Platen P, Donike M, Gotzmann A, Weber K (April 1998). “Influence of paroxetine, branched-chain amino acids and tyrosine on neuroendocrine system responses and fatigue in humans”. 《Hormone and Metabolic Research》 30 (4): 188–94. doi:10.1055/s-2007-978864. PMID9623632.
↑Thomas JR, Lockwood PA, Singh A, Deuster PA (November 1999). “Tyrosine improves working memory in a multitasking environment”. 《Pharmacology, Biochemistry, and Behavior》 64 (3): 495–500. doi:10.1016/S0091-3057(99)00094-5. PMID10548261. S2CID24717770.
↑ 가나Lütke-Eversloh T, Santos CN, Stephanopoulos G (December 2007). “Perspectives of biotechnological production of L-tyrosine and its applications”. 《Applied Microbiology and Biotechnology》 77 (4): 751–62. doi:10.1007/s00253-007-1243-y. PMID17968539. S2CID23088822.
↑Chavez-Bejar M, Baez-Viveros J, Martinez A, Bolivar F, Gosset G (2012). “Biotechnological production of L-tyrosine and derived compounds”. 《Process Biochemistry》 47 (7): 1017–1026. doi:10.1016/j.procbio.2012.04.005.