Metabolismus aminokyselin 2 Vladimíra Kvasnicová
Odbourávání AMK
1) odstranění aminodusíku z molekuly AMK 2) detoxikace uvolněné aminoskupiny 3) metabolismus uhlíkaté kostry AMK
7 produktů
7 degradačních produktů AMK 1. pyruvát ← Gly, Ala, Ser, Thr, Cys, Trp 2. oxalacetát ← Asp, Asn 3. α-ketoglutarát ← Glu, Gln, Pro, Arg, His 4. sukcinyl-CoA ← Val, Ile, Met, Thr 5. fumarát ← Phe, Tyr 6. acetyl-CoA ← Ile
glukogenní AMK ketogenní AMK
7. acetoacetyl-CoA ← Lys, Leu, Phe, Tyr, Trp
Vstup uhlíkaté kostry AMK do citrátového cyklu
Obrázek je převzat z http://www.biocarta.com/pathfiles/glucogenicPathway.asp (leden 2007)
Příklad odbourávání AMK na meziprodukty CC
Obrázek je převzat z http://www.biocarta.com/pathfiles/asparaginePathway.asp (leden 2007)
Odbourávání větvených AMK SVAL
JÁTRA
http://seqcore.brcf.med.umich.edu/mcb500/aasyl/aametab.html
Významné meziprodukty odbourávání některých aminokyselin • kyselina glutarová (deficit glutaryl-CoA dehydrogenázy, odbourávání Lys a Trp) → glutarová acidurie
• hydroxy- a ketokyseliny s větveným řetězcem
(deficit dehydrogenázy větvených AMK - Val, Leu, Ile) → leucinóza (= nemoc javorového syrupu)
• kyselina homogentisová
(deficit homogentisát oxidázy, odbourávání Tyr) → alkaptonurie
• methylmalonyl-CoA (deficit methylmalonyl-CoA mutázy,
odbourávání Val, Ile, Met a Thr) → def. methylmalonyl-CoA mutázy
• cystathionin
(def. štěpení cystathioninu, mtb Met) → cystathioninurie
• homocystin (def. cysthationin β-syntázy, mtb Met → homocystinurie • cystin (defekt reabsorpce v ledvinách) → cystinurie, nebezpečí tvorby močových kamenů
Osud aminodusíku aminokyselin a) extrahepatálně transaminace (vzniká hlavně Ala a Glu + 2-oxokyseliny) deaminace (reaguje málo AMK: Ser,Thr,His; uvolní se NH3) amidace Glu + NH3 → Gln
(spotřeba ATP)
b) v játrech viz. a) oxidační deaminace Glu (vzniká α-ketoGlt + NH3) enzym: glutamátdehydrogenáza (GMD)
Transport aminodusíku při odbourávání svalových proteinů vylučované produkty
Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0-471-15451-2
Glukózo-alaninový cyklus
játra
svaly
Obrázek je převzat z učebnice: Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0-471-15451-2
GLUTAMÁTDEHYDROGENÁZA odstraňuje v játrech aminoskupinu z uhlíkaté kostry Glu
1. –NH2 sk. byla z AMK přenesena transaminací → glutamát 2. oxidační deaminací glutamátu se –NH2 uvolní jako amoniak
Obrázek je převzat z http://web.indstate.edu/thcme/mwking/nitrogen-metabolism.html (leden 2007)
Transport a detoxikace aminodusíku - SOUHRN • aminotransferázy → glutamát nebo alanin • glutaminsyntetáza → glutamin • glutamináza → glutamát + NH4+ • glutamátdehydrogenáza → 2-oxoglutarát + NH4+ • játra: močovinový cyklus → močovina • ledviny: glutamináza → glutamát + NH4+
→ moč
Cyklus Gln v játrech
Obrázek převzat z knihy Devlin, T. M. (editor): Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York, 1997. ISBN 0-471-15451-2
Močovinový (ornitinový) cyklus •
detoxikační mtb dráha
•
probíhá pouze v játrech
•
lokalizován v mitochondrii /cytoplazmě
•
karbamoylfosfát syntetáza I
•
okyseluje organismus
•
energeticky náročný
•
propojen s citrátovým cyklem přes fumarát
•
močovina je odpadní produkt
(NH3 je toxický pro mozek)
(= mitochondriální)
(spotřeba HCO3-) (spotřeba ATP)
(→ moč)
Metabolismus amoniaku: význam glutaminu • detoxikace aminodusíku (transport -NH2) • syntéza nukleotidů (⇒ nukleové kyseliny) • syntéza citrulinu (propojení s močovinovým cyklem): ↑ příjem proteinů potravou (za sytosti) nebo ↑ degradace proteinů tělu vlastních (hladovění) ↑ koncentrace glutaminu
• enterocyt:
Gln → citrulin → krev → ledviny
• ledviny:
citrulin → Arg → krev → játra
• játra:
Arg → urea + ornitin
ornitin → zvýšená rychlost SYNTÉZY MOČOVINY = ↑ detoxikace NH3 pocházejícího z proteinů
Regulace močovinového cyklu alosterická regulace + indukce enzymů vlivem vysokoproteinové diety nebo metabolických změn při hladovění regulační enzym
aktivace
karbamoylfosfát syntetáza I (= mitochondriální)
• N-acetylglutamát
N-acetylglutamát syntetáza
• arginin
inhibice
Syntéza močoviny je inhibována při acidóze – šetří se HCO3-
Shrnutí na závěr * produktem odbourávání AMK je buď pyruvát, acetyl-CoA nebo některý z meziproduktů Krebsova cyklu (KC) * AMK z nichž vzniká pyruvát nebo meziprodukt KC (tj. v KC z něho vznikne oxalacetát) se mohou přeměnit na glukózu - jsou glukogenní * AMK, které se přeměňují na acetyl-CoA se označují jako ketogenní mohou z nich vznikat ketolátky * nejčastější první reakcí odbourávání AMK je transaminace s α-ketoglutarátem (α-ketoGlt), z něhož takto vzniká glutamát * glutamát může navázat amoniak vznikající deaminačními reakcemi, vzniká tak glutamin (Gln) - nejčetnější AMK krevní plazmy * Gln tak transportuje 2 dusíky do jater, kde z nich vzniká močovina, nebo do ledvin, z nichž se může dusík vyloučit močí jako NH4+ * významnou reakcí v játerch je oxidační deaminace Glu na α-ketoGlt * amoniak uvolněný z Gln a Glu v játrech je přeměněn na karbamoylfosfát, který vstupuje do močovinového cyklu obdobně jako acetyl-CoA do KC * jeden dusík pro syntézu močoviny poskytuje karbamoylfosfát, druhý Asp, který vzniká z oxalacetátu transaminací s Glu (= propojení s KC) * močovina (= urea) vzniká pouze v játrech a z těla se vylučuje močí
