RUTAS DE DEGRADACION DE LOS AMINOACIDOS

Hay 20 rutas catabólicas diferentes para la degradación de cada uno de los a.a estándar. En el hombre estas rutas degradativas individuales de los aminoácidos sólo aportan del 10 al 15% de la producción energética corporal. Por lo tanto, son mucho menos activas que la glucólisis y la oxidación de ácidos grasos. La actividad de las rutas catabólicas puede variar mucho de un a.a. a otro, según el equilibrio entre las necesidades para los procesos biosintéticos y la cantidad disponible de un aminoácido dado.

Los esqueletos carbonados de 10 de los a.a. se degradan, total o parcialmente, dando en último término acetil-CoA. 5 a.a. se convierten en a -cetoglutarato, 4 en succinil-CoA, 2 en fumarato y 2 en oxalacetato.

 

Cofactores enzimáticos en el catabolismo de los aminoácidos

Reacciones de transaminación: piridoxal fosfato

Transferencia de grupos monocarbonados: - Tetrahidrofolato (metilo, metileno, formilo)

S-adenosilmetionina (metilo)

 

Aminoácidos que se degradan a acetil-CoA

Los esqueletos de 10 a.a. forman acetil-CoA que entra directamente en el ciclo del ácido cítrico. De los 10, 5 se degradan a acetil-CoA vía piruvato. Los otros 5 se convierten en acetil-CoA y/o acetoacetil-CoA, que se rompe seguidamente para formar acetil-CoA.

Los 5 a.a. que entran vía piruvato son alanina, glicina, serina, cisteína y triptófano. La treonina se degrada en el hombre a succinil-CoA. La alanina da piruvato directamente el transaminarse con a -cetoglutarato, al igual que la cadena lateral del triptófano, que al cortarse da alanina y, por tanto, piruvato. La cisteína se convierte en piruvato en 2 pasos, uno para eliminar el átomo de azufre, siendo el otro una transaminación. La serina se convierte en piruvato mediante la serina deshidratasa. La glicina tiene 2 rutas. Se puede convertir en serina por adición enzimática de un grupo hidroximetilo. La segunda ruta, que predomina en animales, implica una rotura oxidativa en CO2, NH4+ y un grupo metileno (fig. ). El cofactor tetrahidrofolato es el portador de unidades monocarbonadas en ambas reacciones.

Porciones del esqueleto carbonado de 6 a.a.- triptófano, lisina, fenilalanina, tirosina, leucina e isoleucina – producen acetil-CoA y/o acetoacetil-CoA.

La deshidratación del triptófano constituye la ruta más compleja de todas las vías catabólicas de a.a. en tejidos animales; parte del triptófano produce acetil-CoA por rutas diferentes: vía piruvato y vía acetoacetil-CoA. Algunos intermediarios del catabolismo del triptófano son precursores necesarios para la biosíntesis de otras moleculas importantes: niacina (precursor del NAD y NADP) y del neurotransmisor serotonina.

La degradación de fenilalanina, y su producto de oxidación tirosina se degradan dando 2 fragmentos, que pueden entrar en el ciclo del ácido cítrico, pero en puntos diferentes del mismo: 4 de los 9 átomos de C de la fenilalanina z de la tirosina dan acetoacetato libre, que se convierte en acetil-CoA, mientras que un segundo fragmento se recupera en forma de fumarato. . Así 8 de los 9 átomos de C de estos a.a. entran en el ciclo del ácido cítrico (el C restante se pierde en forma de CO2). La fenilalanina, después de su hidroxilación, seconvierte en tirosina, es también precursor de las hormonas adrenalina y noradrenalina, secretadas por la médula adrenal.

 

Defectos genéticos asociados al metabolismo de los a.a.

Se han identificado en el hombre muchos defctos genéticos diferentes del metabolismo de los a.a.. La mayoría de tales defectos hacen que se acumulen intermediarios específicos, condición que puede producir un desarrollo neurológico defectuoso y retraso mental. La primera enzima de la ruta catabólica de la fenilalanina, la fenilalanina hidroxilasa, cataliza la hidroxilación de la fenilalanina a tirosina (fig. ). Un defecto genético de la fenilalanina hidroxilasa es responsable de la enfermedad fenilcetonuria, que es la causa mas frecuente de la presencia de altas concentraciones de fenilalanina. Esta enzima requiere como cofactir la tetrahidrobiopterina, que transporta electrones desde el NADH al O2 en esta hidroxilación. La acumulación de fenilalanina puede perjudicar el desarrollo normal del cerebro en la infancia dando lugar a retraso mental severo. Cuando se detecta precozmente se puede prevenir esta enfermedad mediante al suministro de una dieta adecuada.

 

Aminoácidos que se convierten en a -cetoglutarato

Los esqueletos carbonados de 5 a.a. (arginina, histidina, glutamato, glutamina y prolina) entran en el ciclo delñ ácido cítrico vía a -cetoglutarato. Prolina, glutamato y glutamina tienen esqueletos pentacarbonados. La transaminación o desaminación del glutamato produce el intermediario del ciclo del ácido cítrico a -cetoglutarato. La arginina e histidina se convierten también en glutamato.

 

Aminoácidos que se convierten en succinil-CoA

Los esqueletos carbonados de metionina, isoleucina, treonina y valina se degradan a través de rutas que dan succinil-CoA, que es un intermediario del ciclo del ácido cítrico. La metionina dona su grupo metilo a través de la S-adenosilmetionina a uno de los diversos aceptores posibles. La isoleucina, valina y treonina también se convierten primero en propionil-CoA, el cual luego se transforma en succinil-CoA.

 

Degradación de los aminoácidos ramificados

Aunque la mayor parte del metabolismo de los a.a. transcurre en el hígado, los 3 a.a. con cadenas ramificadas (leucina, isoleucina y valina) se oxidan como combustibles principalmente en el músculo, tej. adiposo, riñón y tej. cerebral. Estos tejidos extrahepáticos contienen una única aminotransferasa que no se encuentra en el hígado y que actúa sobre los 3 a.a. ramificados produciendo los a -cetoácidos correspondientes. Estos se transforman luego en derivados del acil-CoA. Existe una enfermedad genética humana relativamente rara en la que estos 3 a -cetoácidos se acumulam en sangre y se vierten en la orina (enfermedad del jarabe de arce).

 

Degradación de asparagina y aspartato a oxalacetato

Los esqueletos carbonados de asparagina y aspartato entran en último término en el ciclo del ácido cítrico vía oxalacetato. La enzima asparaginasa cataliza la hidrólisis de la asparagina para dar aspartato, el cual es transaminado con el a -cetoglutarato dando glutamato y oxalacetato (fig. ).

Aminoácidos cetogénicos y glucogénicos

Algunos átomos de C de 6 de los a.a. (los que se degradan a acetoacetil-CoA y/o acetil-CoA: triptófano, fenilalanina, tirosina, isoleucina, leucina y lisina) pueden dar cuerpos cetónicos en el hígado por conversión del acetoacetil-CoA en acetona y b -hidroxibutirato, constituyendo los a.a. cetogénicos. La degradación de la leucina contribuye de forma sustancial a la cetosis durante la inanición.

Los a.a. que se pueden convertir en piruvato, a -cetoglutarato, succinil-CoA, fumarato y oxalacetato se pueden convertir en glucosa y glucógeno, denominandose a.a. glucogénicos.