Metabolizmus aminokyselin II

Transkript

1 Metabolizmus aminokyselin II Ústav lékařské chemie a klinické biochemie 2.LF UK a FN Motol MUDr. Bc. Matej Kohutiar, Ph.D. matej.kohutiar@lfmotol.cuni.cz Praha 2018

2 Degradace uhlíkové kostry aminokyselin

3 Metabolismus dusíkatých látek proteiny tkání proteiny potravy volné aminokyseliny deriváty aminokyselin amoniak glukogeneogenese C skelety aminokyselin prekurzory mastných kyselin

4 Katabolizmus dusíkatých látek H H H H N N GLUTAMÁT

5 Transaminace H H H H H H R + R + aminokyselina -ketoglutarát -ketokyselina glutamát 2-oxoglutarát (α-ketoglutarát) je častá akceptorová ketokyselina Ala Pyr (alaninaminotransferasa) Asp oxalacetát (aspartátaminotransferasa) NE: Lys, Thr, Pro

6 Deaminace H H NAD(P) + NAD(P)H + H + H H NH 4 + Glutamátdehydrogenasa (mitochondriální) Klíčový enzym

7 Přehled biosyntézy neesenciálních aminokyselin GLYKLÝZA glukosa glycin 3-fosfoglycerát serin cystein pyruvát alanin acetyl-

8 Přehled biosyntézy neesenciálních aminokyselin citrát asparagin aspartát oxalacetát CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát glutamát prolin arginin glutamin

9 leucin lysin alanin glycin hydroxyprolin tryptofan cystein threonin serin fenylalanin pyruvát tryptofan tyrosin acetyl- arginin histidin asparagin aspartát oxalacetát citrát prolin glutamin CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát glutamát tyrosin fumarát fenylalanin sukcinyl- isoleucin metionin intermediáty CC valin intermediáty glykolýzy

10 sud uhlíkové kostry aminokyselin KETNVÉ LÁTKY SACHARIDY glukoneogeneze glykolýza acetoacetát acetyl- oxalacetát citrát CITRÁTVÝ fumarát CYKLUS 2-oxoglutarát sukcinyl-

11 leucin lysin alanin glycin hydroxyprolin cystein threonin serin fenylalanin pyruvát tryptofan tyrosin acetyl- arginin histidin asparagin aspartát oxalacetát citrát prolin glutamin CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát glutamát tyrosin fumarát fenylalanin glukogenní aminokyseliny sukcinyl- isoleucin metionin valin

12 leucin lysin alanin glycin hydroxyprolin cystein threonin serin fenylalanin pyruvát tryptofan tyrosin acetyl- arginin histidin asparagin aspartát oxalacetát citrát prolin glutamin CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát glutamát tyrosin fumarát fenylalanin ketogenní aminokyseliny sukcinyl- isoleucin metionin valin

13 leucin lysin alanin glycin hydroxyprolin cystein threonin serin fenylalanin pyruvát tryptofan tyrosin acetyl- arginin histidin asparagin aspartát oxalacetát citrát prolin glutamin CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát glutamát tyrosin fumarát fenylalanin keto i glukogenní aminokyseliny FITTT sukcinyl- isoleucin metionin valin

14 sud uhlíkové kostry aminokyselin: GLU, GLN citrát asparagin aspartát oxalacetát H H CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát 2-oxoglutarát Ala glutamát Pyr H H glutamát NH 4 + glutaminasa H 2 H glutamin glutamin

15 sud uhlíkové kostry aminokyselin: ASP, ASN citrát asparagin aspartát oxalacetát H H CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát oxalacetát Glu glutamát KG H H H NH 4 + H 2 glutamin aspartát asparaginasa asparagin

16 sud uhlíkové kostry aminokyselin: PR arginin histidin H H N oxalacetát citrát prolin glutamin prolin CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát glutamát fumarát NAD + sukcinyl- NADH H N H NAD + NADH H H pyrrolin-5-karboxylát glutamát -semialdehyd glutamát

17 sud uhlíkové kostry aminokyselin: ARG, RN arginin H citrát histidin prolin NH NH oxalacetát glutamin arginin CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát glutamát H fumarát sukcinyl- ornitin H H H semialdehyd glutamátu glutamát

18 Vzájemné vztahy mezi ARG, RN a GLU/GLN arginin N oxalacetát citrát arginin histidin prolin glutamin CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát glutamát citrulin fumarát ornitin sukcinyl- glutamin semialdehyd glutamátu glutamát

19 Vzájemné vztahy mezi ARG, RN a GLU/GLN arginin N oxalacetát citrát arginin histidin prolin glutamin CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát glutamát citrulin fumarát ornitin sukcinyl- glutamin semialdehyd glutamátu glutamát

20 H sud uhlíkové kostry aminokyselin: citrát HIS H N N oxalacetát CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát arginin histidin prolin glutamin glutamát histidin fumarát sukcinyl- NH + 4 H H H H N glutamát formimino-folát N urokanát folát H H N H NH NH N H

21 H sud uhlíkové kostry aminokyselin: GLY, SER alanin cystein glycin H glycin hydroxyprolin threonin serin methylen-h 4 -folát N H 2 pyruvát glycin H 4 -folát NAD + H 4 -folát H H NADH methylen-h 4 -folát serin C 2 + NH 3

22 sud uhlíkové kostry aminokyselin: ALA H alanin cystein glycin threonin hydroxyprolin serin pyruvát Glu/Asp pyruvát -KG/oxalac H alanin

23 sud uhlíkové kostry aminokyselin: CYS alanin H SH glycin cystein threonin hydroxyprolin serin pyruvát cystein 2 H S 2 - S 3 2- H pyruvát

24 H sud uhlíkové kostry aminokyselin: MET H S CH3 SH methionin homocystein

25 sud uhlíkové kostry aminokyselin: MET H S CH3 P + P P H H Adenin H H H 2 N H S + H H Adenin H H S-adenosylmethionin (SAM)

26 sud uhlíkové kostry aminokyselin: MET H H S CH SH 3 methionin homocystein + H serin H H H S THF methyl-thf cystathionin C H 3 H propionyl- NH 3 H -ketobutyrát + H cystein SH

27 sud uhlíkové kostry aminokyselin: THR alanin H H cystein glycin threonin hydroxyprolin serin pyruvát threonin acetyl- H oxalacetát citrát acetaldehyd + glycin CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát fumarát acetyl- sukcinyl-

28 sud uhlíkové kostry aminokyselin: PHE H leucin lysin fenylalanin fenylalanin tryptofan tyrosin acetyl- 2 + H 4 -biopterin NADPH + H + oxalacetát citrát H 2 H 2 -biopterin NADP + CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát H tyrosin fenylalanin fumarát sukcinyl- tyrosin H

29 sud uhlíkové kostry aminokyselin: TYR leucin H H lysin 1 fenylalanin tryptofan H 2 4 H tyrosin acetyl- tyrosin p-hydroxyfenylpyruvát oxalacetát citrát 2 CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát H H CH H tyrosin fenylalanin fumarát sukcinyl- homogentisát H fumarylacetoacetát H H fumarát H + C H 3 H acetoacetát

30 sud uhlíkové kostry aminokyselin: LYS leucin lysin H fenylalanin lysin tryptofan tyrosin acetyl- -KG oxalacetát citrát H CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát N fumarát sukcinyl- H H Glu H -ketoadipát H acetyl-

31 N H tryptofan sud uhlíkové kostry aminokyselin: TRP H CH= NH H H kynurenin Ala H H 2 H 3-hydroxyanthranilát H alanin cystein leucin glycin threonin -ketoadipát acetyl- lysin hydroxyprolin serin fenylalanin pyruvát tryptofan tyrosin acetyl-

32 sud uhlíkové kostry aminokyselin: leucin BCAA lysin fenylalanin tryptofan tyrosin acetyl- oxalacetát citrát CITRÁTVÝ CYKLUS 2-oxoglutarát fumarát sukcinyl- isoleucin metionin valin

33 sud uhlíkové kostry aminokyselin: BCAA C H 3 H isoleucin H valin H leucin H H H C H 3 C H 3

34 sud uhlíkové kostry aminokyselin: BCAA C H 3 H isoleucin H valin H leucin H H H C H 3 C H 3

35 sud uhlíkové kostry aminokyselin: BCAA H 3 C Leu Val Ile ELIMINACE ELIMINACE H 2 C

36 sud uhlíkové kostry aminokyselin: BCAA H 3 C Leu Val Ile ELIMINACE ELIMINACE H 2 C HYDRATACE HYDRATACE H H H H HMG-

37 sud uhlíkové kostry aminokyselin: BCAA H 3 C Leu Val Ile ELIMINACE ELIMINACE H 2 C HYDRATACE HYDRATACE H H H H HMG-

38 sud uhlíkové kostry aminokyselin: H BCAA H HMG- H H Leu Val Ile acetoacetát + H -methylacetoacetyl- acetyl- sukcinyl- C H 3 acetyl- + H propionyl-

39 Souhrn: osud C kostry

40 AMK odvozené od intermediátů glykolýzy glukóza glycin 3-fosfoglycerát serin cystein pyruvát alanin

41 AMK tvořící acetyl- nebo ketolátky lysin threonin isoleucin tryptofan fenylalanin tyrosin acetyl- + acetoacetát HMG- leucin

42 AMK skupiny glutamátu glukóza KG glutamin glutamát glutamát semialdehyd ornitin prolin arginin

43 Poruchy metabolizmu aminokyselin

44 Poruchy cyklu močoviny 2ATP 2ADP + Pi H HC NH4 + 1 N H 2 P + H 2 N ornitin 2 1- CPS I 2- TCasa 3- Assynthetasa 4-Aslyasa 5-Arginasa H 2 N H 2 N urea + ornitin 5 H H aspartát N H 2 H NH citrulin H ATP 3 H AMP + PPi H arginin NH NH 4 N H 2 N NH H H H arginosukcinát H fumarát

45 Hyperfenylalaninémie Mutace genu pro PAH je spojena s hyperfenylalaninémií Deficit PAH vede k PKU a ev. postižení CNS H fenylalanin 2 H 4 -biopterin NADPH + H + H 2 H 2 -biopterin NADP + Dietní omezení a suplementace H tyrosin H

46 Poruchy metabolizmu tyrosinu H H H Tyrosinaminotransferasa 4 2 H tyrosinémie II tyrosin p-hydroxyfenylpyruvát hydroxyfenylpyruvátdioxygenasa tyrosinémie III H H CH H homogentisát 3- homogentisátdioxygenasa alkaptonurie 4-fumarylacetoacetáthydrolasa tyrosinemie I H fumarylacetoacetát H 4 H fumarát H + C H 3 H acetoacetát

47 C H 3 rganické acidurie z poruch metabolizmu BCAA H H H H H H C H 3 1 C H 3 BCAA dehydrogenasový komplex - leucinosa (nemoc javorového sirupu)

48 rganické acidurie z poruch metabolizmu BCAA H 3 C 2 H 2 C 2 Isovaleryl--dehydrogenasa izovalerová acidurie

49 rganické acidurie z poruch metabolizmu BCAA H H HMG- H H acetoacetát + 3 H -methylacetoacetyl- acetyl- sukcinyl- 3 methylmalonyl--mutasa methylmalonová acidurie C H 3 acetyl- + H propionyl-

50 rganické acidurie z poruch metabolizmu BCAA H H HMG- H H acetoacetát + H -methylacetoacetyl- acetyl- sukcinyl- C H 3 acetyl- + H propionyl-

51 rganické acidurie z poruch metabolizmu BCAA H H HMG- H H acetoacetát + H 4 -methylacetoacetyl- acetyl- sukcinyl- 4 propionyl--karboxylasa propionová acidurie C H 3 acetyl- + H propionyl-

52 Poruchy metabolizmu sirných aminokyselin H H S CH SH 3 methionin homocystein + H H serin 1 H H S THF methyl-thf 1 cystathionin-β-synthasa - homocystinurie cystathionin C H 3 H propionyl- NH 3 H -ketobutyrát + H cystein SH

53 Bílkoviny z pohledu výživy

54 Bílkoviny z pohledu výživy Zdroje bílkovin rostlinné a živočišné Kvalita bílkovin plnohodnotné neplnohodnotné

55 Aminokyseliny Bílkoviny z pohledu výživy esenciální a neesenciální Esenciální Podmíněné esenciální Neesenciální Totálně C skelet je esenciální Vznik z esenciálních AMK Deficit u zátěže Syntéza je dostatečná LYS VAL CYS ARG ALA THR LEU TYR CYS GLY ILE RN TYR GLU TRP RN ASP PHE GLU PR MET HIS ASN

56 Bílkoviny z pohledu výživy Limitující aminokyselina luštěniny: Met, obiloviny: Lys, maso: Phe Doporučené denní množství 0,8 1,2 g/kg

57 Rostlinné zdroje: Bílkoviny (g/100g) Tuky (g/100g) sojové maso 45 2 čočka 26,9 0,9 tofu 16 3 hrášek 6,5 0,5 brokolice 4,4 0,9 Živočišné zdroje: Bílkoviny (g/100g) Tuky (g/100g) tuňák ve vlastní šťávě 24 0,6 kuřecí prsa 23,3 0,9 losos hovězí zadní vepřové libové vaječný bílek 11,1 0,2 Mléčné výrobky: Bílkoviny (g/100g) Tuky (g/100g) olomoucké tvarůžky 29,7 0,8 Eidam 30% t.v.s sýr cottage 13 5 bílý jogurt polotučný 5 3,5