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29/05/2012
METABOLISMO DE AMINOACIDOS
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El ion amonio se incorpora a los aminoácidos a través
de glutamato y de glutamina
El glutamato y la glutamina desempeñan un papel crucial en la la etapa de
incorporación de nitrógeno a las biomoléculas a partir del ión NH4+. El grupo αamino de la mayoría de los aminoácidos proviene del α-amino grupo del
glutamato
l t
t por una reacción
ió de
d transaminación.
t
i
ió
L glutamina,
La
l t i
otro
t
d d
dador
importante de nitrógeno, aporta el nitrógeno de su cadena lateral a la biosíntesis
de una amplia gama de compuestos biológicos.
El g
glutamato se sintetiza a p
partir de NH4+ y α-cetoglutarato,
g
un intermediario del
ciclo del ácido tricarboxílico por acción de la glutamato deshidrogenasa.
NH4+ + α-cetoglutarato + NADPH + H+
L-glutamato + NADP+ + H2O
La enzima glutamina sintetasa incorpora un segundo ión amonio al glutamato
para dar la glutamina. Esta amidación está dirigida por la hidrólisis del ATP.
Glutamato + NH4+ + ATP
glutamina + ADP + Pi + H+
La regulación de la glutamina sintetasa juega un rol crucial en el metabolismo del
nitrógeno.
it ó
Todos los organismos tienen glutamato deshidrogenasa y glutamino sintetasa.
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La mayoría de los procariotas tienen también una enzima que no está
emparentada evolutivamente con las anteriores, la glutamato sintasa, que
cataliza la amidación reductiva del α-cetoglutarato.
α cetoglutarato El dador de nitrógeno en esta
reacción es la glutamina. Se forman dos moléculas de glutamato.
α-cetoglutarato + glutamina + NADPH + H+
2 glutamato + NADP+
Cuando el NH4+ es el factor limitante,
limitante la mayor parte del glutamato se produce
por la acción secuencial de la glutamina sintetasa y la glutamato sintasa.
La suma de estas reacciones es:
g
+ NADPH + ATP
NH4+ + α-cetoglutarato
glutamato + NADP+ + ADP + Pi
g
Esta vía es más costosa porque usa ATP. Sin embargo a veces los procariotas
utilizan esta vía porque el valor del Km de la glutamato deshidrogenasa para el
NH4+ es elevado (aproximadamente 1mM) y, por lo tanto esta enzima no esta
saturada cuando el NH4+ escasea.
escasea Por el contrario la afinidad de la glutamina
sintetasa hacia el NH4+ es muy elevada. Por lo tanto, para captar el amoniaco
cuando éste escasea, es necesaria la hidrólisis del ATP.
La cadena carbonada del resto de los aminoácidos se sintetiza a partir de
intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos y de otros importantes
intermediarios metabólicos, y el grupo amino se les agrega finalmente, a partir
del glutamato, en una reacción de transaminación.
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AMINOACIDOS ESENCIALES Y NO ESENCIALES.
ESENCIALES
Como en el caso de las vitaminas, el organismo en cuestión carece de una o más de las
enzimas de la vía metabólica que lleva a la producción del compuesto esencial. En el caso de los
aminoácidos, en general no se sintetiza el α-oxoácido correspondiente. Los que se originan a partir de
algún otro compuesto disponible en el organismo, no serán esenciales.
F il l i
Fenilalanina:
N se sintetiza
No
i t ti en los
l animales
i l superiores.
i
P lo
Por
l tanto,
t t es esencial.
i l
Tirosina: Se sintetiza, en cambio, a partir de la fenilalanina por una única reacción. Por lo tanto, no es
esencial, si hay una provisión suficiente de fenilalanina.
Alanina: Se sintetiza por transaminación del piruvato glicolítico. No es esencial.
Aspartato y glutamato: Se sintetizan por transaminación del oxaloacetato y del α-oxoglutarato del
Ciclo de Krebs. No son esenciales.
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LOS AMINOACIDOS SON PRECURSORES DE MUCHAS MOLECULAS IMPORTANTES.
Adenina: Gly y Asp. Citosina: Asp. Esfingosina: Ser. Histamina: His. Tiroxina: Tyr. Adrenalina:
Tyr. Serotonina: Trp. Nicotinamida: Trp y Gln.
Creatina: Arg y Gly.
Glutation: Glu, Cys y Gly.
Oxido nítrico: Arg.
Hemo: Gly.
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PROTEINS
NH3
α-KG
AMINO ACIDS
Metabolites
Medium
L Glu
L-Glu
α-keto acids
TCA cycle
Proteins
y
Biosynthetic
Products
Energy
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DISPOSICION DEL NITROGENO AMINICO:
- Como NH4+: amonotélicos. - Como ácido úrico: uricotélicos. - Como urea: ureotélicos.
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Metabolismo de aminoácidos aromáticos en Trypanosoma cruzi.
PHENYL ALANINE, TYROSINE, TRYPTOPHAN
Pyruvate, oxaloacetate, α-ketoglutarate
TAT
alanine, aspartate, glutamate
Phenyl pyruvate, p-OH-phenyl pyruvate,
Indolyl pyruvate
NADH
AHADH
NAD
Ph
Phenyl
l lactate,
l t t p-OH-phenyl
OH h l lactate,
l t t
Indolyl lactate
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PEPTIDASAS
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PEPTIDASAS
Peptidasas: Hidrolizan la unión entre el carboxilo de un aminoácido y
el α-amino del siguiente (unión peptídica) en una proteína.
Pueden ser exopeptidasas, si hidrolizan a partir del extremo Nterminal
(aminopeptidasas)
o
del
extremo
C-terminal
((carboxipeptidasas),
p p
), o endopeptidasas,
p p
, si hidrolizan en cualquier
q
unión peptídica (según su especificidad).
Existen también dipeptidasas, dipeptidil-peptidasas, etc.
El término peptidasas suele reservarse para las enzimas que cortan
péptidos pequeños, en tanto que el de proteasas o proteinasas se
aplica más frecuentemente a las endopeptidasas capaces de
hidroli ar péptidos grandes y proteínas.
hidrolizar
proteínas
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FUNCIONES DE LAS PROTEINASAS.
1) Función digestiva.
a) Extracelular.
b)) Intracelular.
2) Turnover proteico.
3) Procesamiento post-traduccional de proteínas.
a) Proteasas del péptido señal.
b) Proteasas de procesamiento de pro-Hormonas
y otras proteínas.
c) Dominio pro- en muchas proteinasas.
4) Invasión
I
ió de
d tejidos
t jid (parásitos,
( á it
metástasis
tá t i tumorales).
t
l )
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CLASIFICACION DE LAS PEPTIDASAS.
Se las suele clasificar según los siguientes criterios:
1)) Por la reacción catalizada: Son pocos los casos en que se
conoce exactamente la reacción catalizada, en términos de qué
unión es hidrolizada en el substrato.
Se aplica sobre todo a exopeptidasas.
2) Por el mecanismo catalítico: Es la más usada, desde su
propuesta por Brian Hartley hace más de 50 años. Se basa en
cuáles son los grupos que intervienen en la catálisis y en cómo
actúan.
actúan
3) Por su secuencia y estructura: Es la clasificación más moderna,
propuesta por Alan Barrett, y complementa a la anterior.
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CLASES DE PROTEINASAS
(clasificadas por mecanismo catalítico)
Serin proteinasas.
Intermediario covalente con el OH de Ser.
Cistein p
proteinasas.
Intermediario covalente con el SH de Cys.
y
Treonin proteinasas
Proteasoma (proteinasa multicatalítica). Intermediario
covalente con el OH de Thr.
Aspartil proteinasas
Dos residuos de Asp, que en las de mamíferos provienen
uno de cada uno de dos dominios homólogos, y en las
virales (HIV) de dos subunidades. pH óptimo muy ácido.
Metaloproteinasas
Atomo metálico (frecuentemente Zn) ligado por dos His
y un Glu. Inhibidas por quelantes de metales
(o-fenantrolina, EDTA).
Glt il y glutaminil
Gltamil
l t i il peptidasas,
tid
recientemente
i t
t descriptas.
d
i t
Mecanismo desconocido: "lista de espera de las proteinasas".
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CLASIFICACION POR RELACION EVOLUTIVA
(Alan JJ. Barrett
Barrett, Cambridge,
Cambridge U
U.K.)
K)
Comparación de secuencias proteicas.
Clasificación en
Familias, cuyos miembros derivarían de una misma proteína
ancestral por evolución divergente. Tienen homología
estadísticamente significativa, al menos en el dominio catalítico
(es decir, en el que tiene actividad de proteasa).
Clanes,, ggrupos
p de familias con una p
proteína ancestral común.
La homología de secuencia entre ellas es mucho mas baja, pero
se conservan el orden lineal de los residuos del sitio activo y los
pequeños
p
q
ggrupos
p de residuos q
que los rodean; además, tienen
una estructura terciaria similar.
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DETERMINACION DE LA CLASE MECANISTICA
A LA CUAL PERTENECE LA PROTEINASA.
Métodos actuales:
1) Susceptibilidad a inhibidores.
2) Secuenciación de la proteína.
3) Estudios de mutagénesis dirigida.
4) Cristalografía de Rayos X.
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SUSTRATOS USADOS PARA
PEPTIDASAS
1. Proteínas o péptidos grandes, de
origen natural.
2. Dipéptidos o tripéptidos con grupos
cromogénicos o fluorogénicos.
3. Péptidos sintéticos.
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DESCRIPCION DE LA ESPECIFICIDAD DE LAS PEPTIDASAS.
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INHIBIDORES DE PEPTIDASAS
1) Moléculas pequeñas, naturales o sintéticas, basadas en una estructura
peptídica con el agregado de un grupo químicamente reactivo.
2) Moléculas pequeñas, sintéticas, sin estructura peptídica, pero con
grupos capaces de ligarse al sitio activo.
3) Quelantes de metales, en el caso de las metalopeptidasas.
4) Inhibidores proteicos naturales:
Serpinas para algunas serin proteinasas.
Ci t ti
Cistatinas
para algunas
l
cistein
i t i proteinasas.
t i
TIMPs para algunas metaloproteinasas.
Inhibidores sin distinción de clase catalítica: α-2-macroglobulina.
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