Metabolismo degli amminoacidi

Metabolismo degli amminoacidi

Il metabolismo degli amminoacidi (AA) prevede reazioni di sintesi e degradazione

per ottenere precursori di proteine o energia metabolica. La fonte primaria di AA sono

le proteine, la cui degradazione può essere:

Lisosomiale, con cui sono idrolizzate le proteine che le cellule assumono per

 endocitosi ad opera delle proteas, che idrolizzano il legame peptidico agendo a

pH 5.

Ubiquitina-dipendente, che prevede consumo di ATP e in cui sono coinvolti la

 proteina ubiquitina e un complesso multi enzimatico detto proteasoma ad

attività proteolitica. L’ubiquitina etichetta le proteine plasmatiche che devono

essere idrolizzate, le quali sono poi degradate dal proteasoma.

Gastrointestinale, in cui sono idrolizzate proteine esogene della dieta ad

 opera di E proteolitici quali pepsina, pancreatici come tripsina, chimotripsina

ed elastasi o altre endo ed eso-peptidasi.

Lo scheletro carbonioso e il gruppo –NH2 hanno destini diversi: il primo può diventare

CO2, glucosio, acetil-CoA e corpo chetonico; il secondo è escreto sotto forma di urea o

ammoniaca.

La degradazione degli AA avviene essenzialmente nel fegato. La prima tappa è la

rimozione di un gruppo ɑ-amminico in due passaggi: transamminazione, con

formazione di glutammato, e conseguente sua deamminazione ossidativa, con

produzione di ammoniaca e ɑ-chetoglutarato.

Nella transamminazione si trasferisce il gruppo ɑ-amminico da un amminoacido ad

un ɑ-chetoacido, essenzialmente ɑ-chetoglutarato, ossalacetato o piruvato, con

formazione rispettivamente di glutammato, aspartato o alanina, ed un nuovo ɑ-

chetoacido. Queste reazioni reversibili sono catalizzate da E citoplasmatici

transaminasi o ammino-trasferasi, che utilizzano come cofattore il piridossal-

fosfato (PLP), che è un derivato della piridossina ed è legato covalentemente ad

una Lys dell’E, per formazione di una base di Schif. Il meccanismo prevede due fasi

con tre reazioni intermedie: la fase 1 converte un amminoacido in un chetoacido: la

transaminasi si lega a PLP grazie alla base di Schif; questo complesso si lega poi

ad un ɑ-amminoacido e per transamminazione diventa amminoacido-PLP, che è

una aldo-immina; questo tautomerizza diventando una chetoimmina che, per

idrolisi, diventa piridossammina-fosfato (PMP), formando così un ɑ-chetoacido. La

fase 2 converte un ɑ-chetoacido in un nuovo amminoacido, attraverso le reazioni

della fase 1, ma in direzione opposta: PMP legato all’E reagisce con un altro

chetoacido e forma una chetoimmina, che tautomerizza e si trasforma in

amminoacido-PLP; il gruppo –NH2 di una Lys dell’E provoca la transamminazione,

rigenerando PLP e rilasciando il nuovo amminoacido.

La maggior parte delle transaminasi utilizza come chetoacido l’ɑ-chetoglutarato che

forma glutammato, il quale subirà deamminazione ossidativa: essa avviene nel

citosol ed è catalizzata dall’E glutammico deidrogenasi che rimuove uno ione

ammonio e ossida l’atomo di C a cui era legato, utilizzando NAD+ e NADP+; lo ione

ammonio è poi convertito in urea per essere escreto, mentre la reazione inversa

rimuove ammoniaca, che è tossica: essa non può essere trasportata liberamente nel

circolo sanguigno, ma è trasformata in molecole meno tossiche e più solubili: dal

muscolo al fegato è trasportata sotto forma di alanina, formata a partire da piruvato

dall’E alanina amminotrasferasi, isoenzima muscolare; raggiunto il fegato, l’alanina

è ritrasformata in glutammato dall’E alanina amminotrasferasi, isoenzima epatico;

il glutammato formerà ammoniaca grazie all’E glutammico deidrogenasi, mentre il

piruvato formerà glucosio nella gluconeogenesi. Negli altri tessuti l’ammoniaca è

trasformata ad opera della glutammina sintetasi in glutammina, che non è tossica

ed è trasportata al fegato dal circolo sanguigno, per poi essere trasformata dalla

glutamminasi in glutammato ed ammoniaca, entrando poi nel ciclo dell’urea: esso

è un processo ciclico che porta alla fissazione di ioni ammonio tossici, con formazione

di urea che sarà eliminata con le urine. I due atomi di N dell’urea provengono

dall’ammoniaca, mentre l’atomo di C dallo ione bicarbonato. Il ciclo dell’urea è

collegato al ciclo di Krevs e prevede 5 reazioni, due mitocondriali e tre citosoliche.

Reazione 1: carbammil-fosfato sintetasi, mitocondriale, che sfrutta 2 ATP e

avviene in tre fasi: un ATP attiva il bicarbonato con formazione di carbonil-fosfato;

l’ammoniaca sostituisce il fosfato con formazione di carbammato; un secondo ATP

fosforila il carbammato con formazione di carbammil-fosfato.