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Treonina
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La mwcqTreonina, mwcgThr o mwcwTcite-ref-5-2-0[2], è un α-mweaamminoacido utilizzato nella biosintesi delle mweqproteine. La sua struttura contiene un gruppo mwegcarbossilico, che in condizioni fisiologiche si presenta in forma deprotonata mwew − − COO − − {\displaystyle {\ce {-COO-}}} ; rispetto a questo troviamo in posizione α una mwfafunzione amminica primaria che in condizioni fisiologiche si presenta in forma protonata mwfq − − NH 3 + {\displaystyle {\ce {-NH3+}}} , ed una catena laterale polare contenente un mwfggruppo ossidrilico mwfw − − OH {\displaystyle {\ce {-OH}}} . Nelle condizioni di pH fisiologico la Treonina si trova come mwgazwitterione neutro e polare. Essa è un mwgqaminoacido essenziale in quanto non viene sintetizzato dal corpo umano: può solo essere assunto attraverso la dieta. Quando ci si riferisce alla Treonina si intende la L-treonina, ossia lo mwggstereoisomero acido-(2mwgwS,3mwhaR)-2-amino-3-idrossibutanoico, questa infatti è la configurazione naturale.cite-ref-3[3]

Contents

Storia
Uomo
Note

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Fonti alimentari

La treonina è uno degli mwjqamminoacidi di cui sono composte mwjgproteine e mwjwpeptidi, sia animali che vegetali. Si assume che, per un adulto, il fabbisogno giornaliero sia di 15 mg/kg di peso corporeo.cite-ref-4[4] Gli esempi nella tabella seguente riportano le più abbondanti fonti alimentari di Treonina basata su 100 g di alimento; la percentuale è indicata sulla quantità totale di proteine.cite-ref-5[5]

| Alimento | Treonina [g/100 g di alimento] | Proteine [g/100 g di alimento] | Treonina/Proteine [%] |
|---|---|---|---|
| Albume disidratato | 3,69 | 81,1 | 2,99 |
| Proteine di soia isolate | 3,14 | 88,32 | 2,77 |
| Spirulina disidratata | 2,29 | 57,47 | 1,32 |
| Merluzzo | 2,75 | 62,82 | 1,73 |
| Soia | 1,95 | 49,2 | 0,96 |
| Farina di arachidi | 1,79 | 52,2 | 0,93 |
| Latte in polvere | 1,6 | 35,5 | 0,57 |
| Fesa di vitello | 1,56 | 35,73 | 0,56 |
| Manzo sgrassato cotto | 1,56 | 29,7 | 0,46 |
| Parmigiano | 1,53 | 37,86 | 0,58 |
| Farina di soia | 1,51 | 38,09 | 0,58 |
| Pancetta affumicata | 1,5 | 33,92 | 0,51 |
| Carne di coniglio cotto | 1,48 | 33,02 | 0,49 |
| Grana | 1,32 | 35,75 | 0,47 |

Negli alimenti indicati la Treonina è presente quasi esclusivamente come residuo peptidico e non in forma libera.

Storia

La Treonina è stato l’ultimo tra i 20 comuni amminoacidi proteici ad essere scoperto. È stata individuata nel 1936 ad opera di William Cumming Rose, in collaborazione con Curtis Meyer. Questo amminoacido è stato chiamato Treonina in quanto simile nella struttura all'acido treonico, un mwhamonosaccaride di formula molecolare mwhq C 4 H 8 O 5 {\displaystyle {\ce {C4H8O5}}} .cite-ref-6[6]

Chimica

Stereochimica

Tra gli amminoacidi proteinogenici la Treonina fa parte, assieme mwjqall'isoleucina, della ristretta famiglia di α-amminoacidi naturali contenenti due centri stereogenici. I possibili stereoisomeri sono quattro e posseggono rispettivamente mwjgconfigurazione assoluta: (2mwjwS,3mwkaR), (2mwkqR,3mwkgS), (2mwkwS,3mwlaS) e (2mwlqR,3mwlgR). Quando si parla di L-treonina ci si riferisce allo stereoisomero (2mwlwS,3mwmaR), il più rappresentato in natura. Raramente è possibile trovare in composti biologici lo stereoisomero (2mwmqS,3mwmgS) chiamato L-allotreoninacite-ref-5-2-1[2], principalmente come metabolita vegetale.cite-ref-7[7]

| |
|---|
| L -Treonina (2 S ,3 R ) e D -Treonina (2 R ,3 S ) |
| |
| L - allo -Treonina (2 S ,3 S ) e D - allo -Treonina (2 R ,3 R ) |

Biochimica

La Treonina fa parte degli amminoacidi con catena laterale mwzgpolare. All'interno delle proteine i residui di treonina si possono trovare nella porzione centrale della struttura secondaria di mwzwfoglietto β: solo per questo amminoacido risulta essere la posizione preferenziale.cite-ref-8[8]cite-ref-9[9]

Quando presenti in α eliche i residui di treonina modificano la normale struttura delle stesse:cite-ref-10[10] la catena laterale della treonina forma spesso legami ad idrogeno con la serina dando luogo a motivi ricorrenti, come l'ST-turncite-ref-11[11], ST-motifcite-ref-12[12]cite-ref-13[13] e ST-staple.cite-ref-14[14]cite-ref-15[15]

Analogamente alla mw8gserina, il suo gruppo laterale può subire reazione di mw8wO-glicosilazione, cioè l'addizione di una molecola di mw9qglucosio, oltre a fosforilazione (con mw9gserina, mw9wtirosina, mw-aidrossiprolina e mw-qidrossilisina): questa è una caratteristica fondamentale, per esempio, per spiegare il funzionamento, dei mw-grecettori cellulari di membrana.

Biosintesi

La Treonina, come accennato, non viene sintetizzata nel corpo umano, ma una sua sintesi può essere riscontrata in altri tipi di organismi. La biosintesi della Treonina in mwaqmE. coli comincia con la formazione del mwaqupiruvato a partire dal glucosio tramite la mwaqyglicolisi.cite-ref-0-16-0[16] Il piruvato viene ossidato ad mwaqsacido ossalacetico ad opera del mwaqwpiruvato carbossilasi. Quest'ultimo subisce il trasferimento di un gruppo amminico per mezzo della mwaq0aspartato transaminasi per formare mwaq4L-aspartato.cite-ref-17[17] A partire dall'L-aspartato cominciano una serie di vie metaboliche che conducono alla sintesi di diversi amminoacidi: mwarmLisina, mwarqMetionina, mwaruIsoleucina, mwaryGlicina e Treonina; nello schema a fianco è riportata la sola via che conduce all'amminoacido di interesse.cite-ref-18[18] Nella fattispecie:

1. Lo L-aspartato viene mwar0fosforilato ad aspartil-β-fosfato per mezzo dell'enzima mwar4aspartato chinasi consumando mwar8ATP. A questo livello si ha il mwasacontrollo inibitorio della via di sintesi tramite mwaseretroinibizione da prodotto finale data dalla Treonina stessa.
2. A questo punto il substrato subisce una mwasmriduzione con rimozione del gruppo fosfato e formazione del mwasqgruppo aldeidico della aspartil semialdeide ad opera della mwasuaspartato-semialdeide deidrogenasi, consumando mwasy NADPH + H + {\displaystyle {\ce {NADPH + H+}}} .
3. Successivamente la aspartil semialdeide viene ridotta a L-omoserina ad opera mwasgdell'omoserina deidrogenasi, consumando ulteriore mwask NADPH + H + {\displaystyle {\ce {NADPH + H+}}} .
4. Quindi si ha una O-fosforilazione della L-omoserina ad opera della omoserina chinasi a produrre la 4-fosfo-L-omoserina consumando ATP.
5. Quest'ultima viene de-fosforilata ad opera della mwaswliasi treonina sintasi formando la L-treonina.cite-ref-0-16-1[16]

Catabolismo

La L-treonina è mwatmcatabolizzata in un sistema complesso di vie metaboliche, che in quanto tale è difficilmente razionalizzabile unitariamente. Complessivamente esistono quattro principali vie di degradazione:cite-ref-19[19]

1. Nella prima la Treonina è catabolizzata dalla treonina deidratasi a 2-ossabutanoato, il quale è convertito a propanoil-CoAcite-ref-20[20]
2. Nella seconda via la treonina è mwaumossidata dalla mwauqL-treonina 3-deidrogenasi a formare L-2-ammino-3-ossobutanoato tramite mwauu NAD + {\displaystyle {\ce {NAD+}}} , scisso successivamente dal 2-ammino-3-chetobutirrato CoA ligasi in glicina ed acetil-CoA: questa via è stata osservata in mwauyarchibattericite-ref-21[21], mwausbattericite-ref-22[22], mwavafunghicite-ref-23[23], mwavuuccellicite-ref-24[24] e mwavomammifericite-ref-25[25]. In assenza dell'ultimo enzima lo L-2-ammino-3-ossobutanoato si converte in 1-ammino-2-propanone; quest'ultimo può essere trasformato in mwav8metilgliossale, grazie a l'mwawaossigeno e a mwaweammino ossidasi.cite-ref-26[26]
3. Nella terza via metabolica, differentemente da quanto detto per la seconda, anziché in metilgliossale la L-treonina viene trasformata in (R)-ammino-2-propanolo O-2 fosfato, grazie all'azione della L-treonina chinasi.cite-ref-27[27]
4. Nella quarta via scinde la treonina direttamente in mwawwglicina ed mwaw0acetaldeide tramite l'enzima L-treonina aldolasi; quest'ultima via è stata dimostrata grazie a studi su alcuni ceppi di mwaw4Pseudomonas putida.cite-ref-28[28]

Nessuna di queste vie è completamente rappresentata in un unico organismo: lo schema riportato è il sunto della gran parte delle vie metaboliche scoperte.

Produzione

La L-treonina non viene prodotta per sintesi chimica, in quanto il processo risulta economicamente poco conveniente, a causa della formazione del mwaxodiastereoisomero (2mwaxsS,3mwaxwS) che rende troppo costosa la purificazione del prodotto.cite-ref-1-29-0[29]cite-ref-30[30] Si predilige quindi la sintesi per mwayufermentazione, utilizzando un mwayybioreattore in cui si fa avvenire la crescita di opportuni batteri ingegnerizzati allo scopo di produrre grandi quantità di L-treonina in maniera mwaycstereoselettiva. Una volta conclusa la fase di fermentazione, vi è una separazione della biomassa cellulare con tecniche di mwaygultrafiltrazione o mwaykcentrifugazione: la biomassa ottenuta può essere utilizzata nella formulazione di fertilizzanti.cite-ref-2-31-0[31] In passato, a questo punto, si procedeva con una separazione in mway4colonna a scambio ionico degli aminoacidi, ma questa tecnica è caduta in disuso a fronte di progressi in campo tecnico.cite-ref-1-29-1[29]cite-ref-2-31-1[31] Attualmente si procede con il trattamento delle acque madri aggiustando il mwazcpH della miscela ottenuta: il controllo del pH è di estrema importanza per le successive fasi di mwazgcristallizzazione, si riscontra infatti che certi amminoacidi cristallizzano solo da soluzioni che si trovano in uno specifico range di pH. È quindi necessario il suo controllo per ottenere una cristallizzazione in maniera selettiva verso un amminoacido e il più quantitativa possibile.cite-ref-3-32-0[32]cite-ref-33[33] La lavorazione procede con successive fasi di concentrazione termica, e infine si fa avvenire la cristallizzazione della L-Treonina.cite-ref-1-29-2[29] L'ultima fase della produzione è la separazione dei cristalli dalle acque madri, che vengono riciclate, e l'essiccamento del prodotto ottenuto.cite-ref-2-31-2[31]cite-ref-3-32-1[32]

Utilizzi

Uomo

Si possono trovare commercialmente miscele di amminoacidi contenenti anche la treonina, generalmente utilizzati per la nutrizione parenterale.cite-ref-34[34]

Si è studiata la sua applicazione nell'ambito della mwabyneurologia per il trattamento di patologie come la mwabcsclerosi laterale amiotroficacite-ref-4-35-0[35]cite-ref-36[36], la mwacasclerosi multiplmwaceacite-ref-37[37]cite-ref-38[38]cite-ref-39[39] e mwac4spasticitàcite-ref-40[40]: non risultano ancora evidenze scientifiche circa l'utilità di terapie di questo tipo, ed anzi in taluni casi si sono evidenziati addirittura possibili trend negativi, ancora da dimostrare.cite-ref-4-35-1[35]

Allevamento

Integratori di L-treonina sono utilizzati anche nell'industria della produzione di mangimi: nella fattispecie è stato provato come possa migliorare l'immunità, la salute intestinale, le capacità mwadkantiossidanti e la performance di crescita dei polli in tenera età.cite-ref-41[41] Una sua supplementazione in eccesso in galline ovaiole ha dimostrato anche l'incremento delle prestazioni di posa e dell'unità Haugh.cite-ref-42[42] Entrambi i fattori descritti risultano essere importanti perché limitano l'impiego di risorse naturali.

Organocatalisi

Molti derivarti della Treonina, particolarmente gli O-mwaeuterz-butildimetilsilil derivati, sono utilizzati come mwaeyorganocatalizzatori nelle reazioni di mwaeccondensazione aldolica stereoselettiva, e varianti di essa, di mwaegchetoni ciclici con mwaekaldeidi: il meccanismo d'azione è quello via mwaeoenammina e la tecnica fornisce buone mwaesrese con elevati mwaeweccessi enantiomerici.cite-ref-43[43]cite-ref-44[44]cite-ref-45[45]cite-ref-46[46] L'utilizzo di questi mwaf0catalizzatori risulta particolarmente utile, in quanto la L-treonina è commercialmente disponibile in forma enantiopura a prezzi molto accessibili.

Note

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• citerefbritannica-com(EN) threonine, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.