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Metabolismo dei singoli aminoacidi

Gli aa sono deamminati in modo che il loro scheletro carbonioso possa essere utilizzato per altre reazioni. Ogni singolo aa ha una via metabolica differente: transaminazione, deamminazione ox o non ox.

• I gr amminici possono essere rimossi mediante reazioni di eliminazione: il loro catabolismo può comportare queste reazioni di rimozione di N.
• Per essere sintetizzati da composti presenti nell'organismo che forniscono lo scheletro carbonioso, le reazioni che portano all'introduzione di atomi di N su questo scheletro sono reazioni opposte: perché è amminazione riduttiva reversibile.
• Non tutti sono essenziali, alcuni possono essere sintetizzati dall'organismo. Aromatici e ramificati in genere sono essenziali.

Prodotti di degradazione dello scheletro carbonioso degli aminoacidi

Aminoacidi glucogenici e aminoacidi chetogenici

Quando un aa perde il gr amminico, resta lo scheletro carbonioso, che per alcuni aa può essere utilizzato per formare Glu con la gluconeogenesi, quindi gluconeogenici; per altri aa può essere utilizzato per formare acetoacetilCoA o acetilCoA direttamente, utilizzato per sintetizzare ac. grassi e colesterolo nel postprandiale, oppure andare a formare i corpi chetonici nel digiuno.

Suddivisione in base al loro destino metabolico.

Aa glucogenici → Il loro scheletro carbonioso dà origine a piruvato, ossalacetato, fumarato, propionilCoA, glutammato e poi α-chetoglutarato, convertito in ossalacetato.

Aa essenziali → Forniscono direttamente acetilCoA oppure acetoacetilCoA, corpi chetonici.

Treonina.

Biosintesi degli aminoacidi non essenziali

Istidina, ribosio 5-fosfato.

12 aa sono sintetizzabili a partire dal glu:

• Pir può poi, attraverso la pir-carbossilasi, essere carbossilato ad ossalacetato che può dare aspartato che, prendendo il gr amminico della catena laterale della glutammina, diventa asparagina. La glutammina diventa glutammato.
• Il glu può formare glutammato, precursore di glutammina e di prolina.
• Il ribosio-5-P, utilizzato per formare i nucleotidi, può essere utilizzato per formare istidina.
• Il fosfoglicerato può essere sottratto alla via glicolitica per formare 3 aa: serina, glicina e cisteina, di cui la cisteina contiene S come gr tiolico, che può essere fornito solo ed esclusivamente dalla metionina.
• L'α-chetoglutarato può dare glutammato.
• La tirosina può essere sintetizzata solo a partire dall'aa essenziale fenil-alanina; se manca questo, diventa essenziale anche la tirosina.
• L'alanina deriva dal piruvato.

Metabolismo della glicina

• Non è un aminoacido essenziale.
• È un aminoacido gluconeogenico.

La glicina può essere catabolizzata interamente con liberazione dei C come CO₂, del gr amminico come ioni NH₄⁺, mentre il C2 si lega sempre all'H4 folato: può essere donatore di gr metilici attraverso 2 vie.

La glicina può essere sintetizzata dalla serina, anch'essa non essenziale. La conversione avviene per rimozione del gr idrossimetilico, CH₂OH, della catena laterale della serina, che non viene perso ma ceduto a una vitamina, il tetraidrofolato, acido folico, per formare un acido folico a cui è legato un gr metilenico, che può servire nelle reazioni di metilazione in cui un substrato necessita un gr di C ceduto da questa vitamina, trasferimento di unità monocarboniose.

La reazione dipende dal PALP.

La glicina è un aa gluconeogenico perché può convertirsi in serina mediante reazione opposta. Questa, attraverso la deamminazione non ox, può perdere il gr amminico come ioni ammonio e formare piruvato, che diventa ossalacetato e quindi glucosio.

Metabolismo della glicina e colina

Colina, betaina aldeide, betaina aldeide deidrogenasi, biosintesi endogena, fosfolipasi D, fosfatidilcolina o lecitina, dieta, deidrogenasi.

Da alcol primario ad ac. carbossilico con intervento di 2 DH, una NAD-dipendente e l'altra FAD-dipendente, che formano betaina, importante perché cede gr metilici.

In particolare può cederlo la betaina all'omocisteina, si lega al gr SH, mediante betaina transmetilasi, formando metionina. Si forma così dimetilglicina che può dare glicina.

S-adenosilomocisteina, SAO, S-adenosilmetionina, SAM, omocisteina, betaina, fosfatidiletanolammina, N-dimetilglicina, metionina, glicina, N-dimetilglicina demetilasi, acido formico.

La glicina può derivare anche dalla colina, che può provenire dalla dieta, uova, cereali, fegato, oppure può essere sintetizzata o può provenire dalla degradazione di altre molecole. La colina è importante perché forma Ach, fosfatidilcolina e, attraverso la formazione di betaina, può essere donatore dei suoi atomi di C.

Nb: Questa reazione non è importante tanto per la formazione di glicina, quanto per la formazione di betaina, che può sintetizzare metionina.

Metabolismo della glicina: altri composti

La glicina è anche precursore di altri composti, quali: serina, glutatione, eme, creatina, basi azotate puriniche, ed è utilizzata nei processi di coniugazione epatici per la sintesi di acidi e sali biliari coniugati e per eliminare composti tossici.

Glicina ossidasi, α-chetoglutarato, CO₂, carbossiligasi, gliossalato, deidrogenasi, serina, α-idrossi-β-chetoadipato.

Può essere degradata da un'ossidasi a gliossalato, che può essere successivamente ox a dare ossalato. Il gliossalato può essere sottoposto anche ad una α-ligasi che lo lega al α-chetoglutarato: formazione di una molecola che può autocatalizzarsi per ripristinare i livelli di chetoglutarato, decarbossilazione spontanea.

La glicina può essere usata anche come precursore di altri composti. Importante anche nelle reazioni di detossificazione per eliminare a livello urinario alcuni composti tossici. Ad esempio, l’acido benzoico si coniuga con la glicina per formare benzoilglicina o acido ippurico.

Metabolismo dell'alanina

• Non è un aminoacido essenziale.
• È un aminoacido gluconeogenico.

Amminoacido α-chetoacido, PALP, transamminazione glucogenica a dare piruvato. È gluconeogenica perché si forma appunto Pir.

Alanina, glutammato-piruvato aminotransferasi, ALT, GPT, PALP.

Metabolismo della serina

• Non è un aminoacido essenziale.
• È un aminoacido gluconeogenico.

Non essenziale perché si può sintetizzare dalla glicina e dall'intermedio glicolitico 3-fosfoglicerato, che viene ossidato a fosfoidrossipiruvato. Il gr amminico viene ceduto dal glutammato attraverso una reazione di transamminazione.

3-fosfoglicerato, fosfoglicerato deidrogenasi, 3-fosfoidrossipiruvato, fosfoserina ammino transferasi, α-chetoglutarato, 3-fosfoserina, fosfoserina fosfatasi, perdita del gruppo fosfato.

La serina è anche precursore di altri composti, quali: glicina, cisteina, ed è utilizzata in alcune reazioni connesse al metabolismo dei fosfolipidi e degli sfingolipidi.

Precursore per la sintesi di ceramide insieme al palmitoilCoA.

Serina, serina deidratasi, serina idrossimetil-transferasi, deamminazione non ox. Attraverso può essere convertita in Pir, quindi gluconeogenica. Glicina.

Metabolismo della treonina

• È un aminoacido essenziale NON suscettibile di transaminazione, è uno dei 3 aa che non può subirla.
• È un aminoacido gluco/chetogenico.

A seconda della via catabolica che intraprende, subisce deamminazione non ox ad opera della deidratasi e si trasforma in α-chetobutirrato e questo, per successiva decarbossilazione ossidativa, viene trasformato in propionilCoA: è un aa glucogenico.

Decarbossilazione ossidativa: viene eliminato un C come CO₂ e il C=O si ox a gr carbossilico.

Treonina, propionil-CoA, acetil-CoA, glicina, succinil-CoA, glucogenico.

Metabolismo della lisina

• È un aminoacido essenziale NON suscettibile di transaminazione.
• È un aminoacido chetogenico.

Lisina, α-cheto glutarato, reduttasi. NO TRANSAMMINAZIONE: non può eliminare il gr amminico in α al gr carbossilico.

È però chetogenico perché genera acetoacetilCoA. Si parla di chetogenico nonostante l'elevato destino anabolico dell'acetilCoA.

Saccaropina deidrogenasi. La lisina negli animali è precursore della carnitina. Semialdeide aminoadipato deidrogenasi. È utilizzata per la sintesi endogena di carnitina.

Transaminasi, acetoacetil-CoA, α-chetoacido deidrogenasi.

Lisina: metabolismo della

Ha 2 gr amminici:

• Viene prima eliminato il gr amminico della catena laterale mediante 2 reazioni: la reduttasi prevede di condensare la lisina con l'α-chetoglutarato, formazione leg C-N con contemporanea riduzione del C cheto, che forma il leg C-N con il C ε della lisina. In presenza di NADPH si forma un composto di addizione, saccaropina.
• Si ha poi scissione del leg C-N con ox dell'ultimo C della catena a gruppo aldeidico. Si ha liberazione di glutammato: attraverso una deidrogenasi NAD-dipendente si ha demolizione ossidativa della saccaropina in glutammato e semialdeide.

Nb: Queste 2 reazioni portano alla rimozione del gr amminico in ε della lisina e all'amminazione dell'α-chetoglutarato in glutammato: si tratta in sostanza di un processo di transaminazione indiretta che sostituisce quella diretta, non possibile per la lisina in quanto manca la transaminasi relativa.

• L'α-amminoadipato subisce una reazione di transaminazione: cede il gruppo amminico all'α-chetoglutarato, trasformandosi in α-chetoadipato che, attraverso una reazione di decarbossilazione ossidativa, viene trasformato in GlutarilCoA chetogenica.
• Gli atomi di C del Glutaril-CoA poi libereranno acetoacetilCoA: la lisina è chetogenica.

Metabolismo della prolina

La prolina è un imminoacido: è difficile sottrarre l'N in α, quindi non può essere né deaminata, né transaminata. È un aa glucogenico perché la degradazione della prolina porta a glutammato. Questo avviene tramite reazioni reversibili.

La sintesi prevede dispendio di E come ATP e NADPH.

1. Fosforilazione del gr carbossilico del glutammato, da cui deriva, per cui non è essenziale: C attivato.
2. Riduzione del gr carbossilico attivato a gr aldeidico.
3. Si ottiene una semialdeide che spontaneamente può ciclizzare a dare un derivato pirrolinico.
4. Deidrogenazione NADPH dipendente dà la prolina.

La prolina con le reazioni opposte può dare glutammato.

Si parla di aa glucogenico perché l'α-chetoglutarato entra nel ciclo del TCA, dà ossalacetato che può