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L-チロシンまたはチロシン（記号TyrまたはY） [ 2 ]、または4-ヒドロキシフェニルアラニンは、細胞がタンパク質を合成するために使用する20 種類の標準アミノ酸の 1 つです。極性側鎖を持つ条件付き必須アミノ酸です。「チロシン」という言葉は、ギリシャ語のtyrós（チーズを意味する）に由来し、1846 年にドイツの化学者ユストゥス・フォン・リービッヒがチーズのタンパク質カゼインから初めて発見したことに由来。 [ 3 ] [ 4 ]官能基または側鎖として言及される場合は、チロシルと呼ばれます。チロシンは一般的に疎水性アミノ酸に分類されますが、フェニルアラニンよりも親水性です。 [ 5 ]メッセンジャー RNAでは、コドンUAC と UAUによってコードされます。
利用可能な文字の中でアルファベット順で最も近いことから、1文字記号のYがチロシンに割り当てられました。Tは構造的に単純なトレオニンに割り当てられ、UはバリンのVと似ているため避けられ、Wはトリプトファンに割り当てられ、Xは未決定または非典型的なアミノ酸のために予約されました。[ 6 ] t Y rosineという覚え方も提案されました。[ 7 ]
チロシンはタンパク質構成アミノ酸であるだけでなく、フェノール官能基を持つため特別な役割も担っています。そのヒドロキシ基は、特にリン酸基とエステル結合を形成することができます。リン酸基は、タンパク質チロシンキナーゼによってチロシン残基に転移されます。これは翻訳後修飾の一つです。リン酸化されたチロシンは、シグナル伝達プロセスに関与するタンパク質に見られます。
同様の機能は、側鎖にヒドロキシ基を持つがアルコールであるセリンとトレオニンにも見られる。これら3つのアミノ酸の部分（チロシンを含む）のリン酸化により、末端に負電荷が生じるが、これは負電荷を持つ唯一のアスパラギン酸とグルタミン酸の負電荷よりも大きい。リン酸化されたタンパク質は、ホスホチロシン、ホスホセリン、ホスホトレオニンによって、これらの特性（より信頼性の高いタンパク質間相互作用に役立つ）を維持する。[ 8 ]
シグナル伝達リン酸化タンパク質の結合部位は、化学構造が多様である可能性がある。[ 9 ]
ヒドロキシル基のリン酸化は標的タンパク質の活性を変化させる可能性があり、SH2ドメイン結合を介してシグナル伝達カスケードの一部を形成する可能性がある。[ 10 ]
チロシン残基は光合成においても重要な役割を果たしている。葉緑体（光化学系II ）では、酸化クロロフィルの還元において電子供与体として作用する。この過程で、チロシン残基はフェノール性OH基の水素原子を失う。このラジカルはその後、光化学系IIにおいて4つのコアマンガンクラスターによって還元される。[ 11 ]
チロシンの食事摂取基準は通常、フェニルアラニンとともに推定されます。推定方法によって異なりますが、人間の体の組成がそうであるため、これら 2 つのアミノ酸の理想的な比率は 60:40 (フェニルアラニン:チロシン) であると考えられています。[ 12 ] チロシンは、体内でフェニルアラニンから合成することもできますが、肉、魚、チーズ、カッテージチーズ、牛乳、ヨーグルト、ピーナッツ、アーモンド、カボチャの種、ゴマ、大豆タンパク質、ライマ豆などの多くの高タンパク質食品に含まれています。[ 13 ] [ 14 ]例えば、卵白には卵 1 個あたり約 250 mg 含まれていますが、[ 15 ]牛肉、ラム肉、豚肉、マグロ、サーモン、鶏肉、七面鳥には3 オンス (85 g)あたり約 500～1000 mg含まれています。[ 15 ] [ 16 ]
植物やほとんどの微生物では、チロシンはシキミ酸経路の中間体であるプレフェン酸を介して生成されます。プレフェン酸はヒドロキシル基を保持したまま酸化的脱炭酸され、 p-ヒドロキシフェニルピルビン酸が生成されます。このp-ヒドロキシフェニルピルビン酸は、グルタミン酸を窒素源としてアミノ基転移反応を起こし、チロシンとα-ケトグルタル酸を生成します。
哺乳類は、食物から摂取する必須アミノ酸であるフェニルアラニン（Phe）からチロシンを合成する。PheからTyrへの変換は、モノオキシゲナーゼであるフェニルアラニンヒドロキシラーゼという酵素によって触媒される。この酵素は、フェニルアラニンの6炭素芳香環の末端にヒドロキシル基を付加する反応を触媒し、チロシンへと変換する。
チロシン残基の一部は、タンパク質キナーゼによって（ヒドロキシル基で）リン酸基で標識される（リン酸化される）。リン酸化されたチロシンはホスホチロシンと呼ばれる。チロシンのリン酸化は、シグナル伝達と酵素活性の調節における重要なステップの1つと考えられている。ホスホチロシンは、特定の抗体によって検出できる。チロシン残基は、硫酸基の付加によっても修飾される可能性があり、このプロセスはチロシン硫酸化として知られている。[ 17 ]チロシン硫酸化は、チロシルタンパク質スルホトランスフェラーゼ（TPST）によって触媒される。上記のホスホチロシン抗体と同様に、最近、スルホチロシンを特異的に検出する抗体が報告されている。[ 18 ]
脳内のドーパミン作動性細胞では、チロシンはチロシンヒドロキシラーゼ（TH）という酵素によってL-ドーパに変換されます。THは神経伝達物質ドーパミンの合成に関わる律速酵素です。ドーパミンはその後、ノルエピネフリン（ノルアドレナリン）やエピネフリン（アドレナリン）などの他のカテコールアミンに変換されます。
甲状腺のコロイドに含まれる甲状腺ホルモンであるトリヨードチロニン（T3 ）とチロキシン（T4 ）も、チロシンから誘導される。
ケシ（Papaver somniferum）の乳液は、チロシンをアルカロイドのモルヒネに変換することが示されており、炭素14で放射性標識したチロシンを使用して生体内合成経路を追跡することにより、チロシンからモルヒネへの生合成経路が確立されています。[ 22 ]チロシンアンモニアリアーゼ（TAL）は、天然フェノール生合成経路の酵素です。L-チロシンをp-クマル酸に変換します。チロシンは色素メラニンの前駆体でもあります。チロシン（またはその前駆体であるフェニルアラニン）は、補酵素Q10の一部を形成するベンゾキノン構造を合成するために必要です。[ 23 ] [ 24 ]
L-チロシン（別名パラ-ヒドロキシフェニルアラニン）の分解は、α-ケトグルタル酸依存性のチロシントランスアミナーゼによるトランスアミノ化反応から始まり、パラ-ヒドロキシフェニルピルビン酸へと至る。位置を示すパラ（略称p）は、フェニル環上のヒドロキシル基と側鎖が互いに反対側にあることを意味する（下図参照）。
次の酸化ステップは、p-ヒドロキシフェニルピルビン酸ジオキシゲナーゼによって触媒され、 CO2がホモゲンチジン酸（2,5-ジヒドロキシフェニル-1-酢酸）から分離されます。 [ 25 ] ホモゲンチジン酸の芳香環を切断するためには、さらに別のジオキシゲナーゼであるホモゲンチジン酸1,2-ジオキシゲナーゼが必要です。これにより、さらにO2分子が取り込まれることで、マレイルアセト酢酸が生成されます。
フマリルアセト酢酸は、マレイルアセト酢酸シス-トランス-異性化酵素によって、酸化によってヒドロキシル基から生成されたカルボキシル基の回転によって生成されます。このシス-トランス-異性化酵素は、補酵素としてグルタチオンを含んでいます。フマリルアセト酢酸は、最終的にフマリルアセト酢酸加水分解酵素によって水分子が付加されることで分解されます。
これにより、フマル酸（クエン酸回路の代謝産物でもある）とアセト酢酸（3-ケトブチロ酸）が遊離する。アセト酢酸はケトン体であり、スクシニルCoAによって活性化され、その後アセチルCoAに変換される。アセチルCoAは、クエン酸回路によって酸化されるか、脂肪酸合成に利用される。
L-チロシンには3つの構造異性体が知られています。一般的なアミノ酸であるL-チロシン（パラ異性体、パラチロシン、p-チロシン、または4-ヒドロキシフェニルアラニン）に加えて、メタチロシン（3-ヒドロキシフェニルアラニン、 L - m-チロシン、m-チロシンとも呼ばれる）とオルトチロシン（o-チロシン、または2-ヒドロキシフェニルアラニン）という2つの位置異性体が自然界に存在します。まれなm-チロシンとo-チロシン異性体は、酸化ストレス条件下でのフェニルアラニンの非酵素的フリーラジカル水酸化によって生じます。[ 27 ] [ 28 ]これらは動物と植物の両方に毒性があります。[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]
チロシンは神経伝達物質の前駆体であり、血漿中の神経伝達物質レベル（特にドーパミンとノルアドレナリン）を増加させますが、[ 32 ]正常な被験者の気分にはほとんど、あるいは全く影響を与えません。[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]
2015年の系統的レビューでは、「チロシン負荷は、極端な天候や認知負荷などの厳しい状況条件によって引き起こされる作業記憶と情報処理の低下を急性的に打ち消す」ことが判明し、したがって「チロシンは厳しい状況条件にさらされる健康な個人に有益である可能性がある」とされています。[ 36 ]
L-チロシンは、医薬品、栄養補助食品、食品添加物に使用されています。以前は、L-チロシンを製造するために2つの方法が使用されていました。1つ目は、化学的手法を使用してタンパク質加水分解物から目的のアミノ酸を抽出する方法です。2つ目は、チロシンフェノールリアーゼを使用して、フェノール類、ピルビン酸、アンモニアから酵素合成する方法です。[ 37 ]遺伝子工学の進歩と工業発酵の出現により、 L-チロシンの合成は、遺伝子操作された大腸菌株の使用に移行しました。[ 38 ] [ 37 ]