Metabolismus aminokyselin I. Jana Novotná 2. LF UK, Ústav lékařské chemie a klinické biochemie

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Metabolismus aminokyselin I. Jana Novotná 2. LF UK, Ústav lékařské chemie a klinické biochemie"

Michal Šimek
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Metabolismus aminokyselin I Jana Novotná 2. LF UK, Ústav lékařské chemie a klinické biochemie

2 Metabolismus aminokyselin PROTEINY Z POTRAVY GLYKOLÝZA KREBSŮV CYCLUS Proteosyntéza Trávení Transaminace TĚLESNÉ PROTEINY g/den HOTOVOST AK Přeměna ulíkové kostry MOČOVINA NH 3 Odbourávání NEBÍLKOVINNÉ DERIVÁTY Porfyriny Puriny Pyrimidiny Neurotransmitery Hormony Složené lipidy Aminocukry GLUKÓZA CO 2 KETOLÁTKY ACETYL CoA

3 Odbourání aminokyseliny NH 2 R CH COOH Deaminace Transaminace Oxidativní dekarboxylace α-ketokyselina α-ketokyselina + aminokyselina amin

4 Transaminace. Výměna aminoskupiny za ketoskupinu NH 3 + R CH COO O OOC CH 2 CH 2 C COO Aminokyselina α-ketoglutarát O R C COO + NH OOC CH 2 CH 2 CH COO α-ketokyselina Glutamát

5 Odbourání aminokyseliny

6 Transaminace Transaminasy (aminotransferasy) jsou specifické pro jeden pár aminokyseliny s její odpovídající α- ketokyselinou (oxokyselinou). Transaminasy mají v aktivním centru prostetickou skupinu pyridoxalfosfát (PLP).

7 Všechny transaminasy obsahují koenzym pyridoxal-5 -fosfát (PLP). pyridoxin pyridoxal pyridoxamin Vitamin B6 pyridoxalfosfát

8 PLP je pevně vázán na enzym přes imino vazbu (Schiffova báze) na ε-aminoskupinu Lys. Pyridoxamin-5 - fosfát (PMP) přenáší aminoskupinu na α-ketokyselinu. Lysin Enzym Interní Schiffova báze H + N C H NH 2 H 2 C 2- O 3 PO H 2 C O - 2- O 3 PO H 2 C OH + N H CH 3 Pyridoxal-5 -fosfát navázaný na apoenzym + N Pyridoxamin-5 -fosfát (PMP) + CH 3

9 Sled reakcí při transaminaci

10 Transaminasy Substráty většiny aminotransferas jsou α-ketoglutarát a oxaloacetát. Transaminace podíl na vzniku mnoha aminokyselin. Transaminasy důležité v klinické praxi SGOT (serum glutamátoxaloacetáttransaminasa) nebo AST (aspartáttransamináza) SGPT (serum glutamátpyruváttransaminasa) nebo alanintransaminasa, ALT. Vysoké aktivity těchto enzymů v krevním séru indikují porušení svalové nebo jaterní tkáně (infarkt myokardu, zánět jater, ).

11 Vzájemná přeměna mezi glutamátem, glutaminem a α-ketoglutarátem NH 3 NH 3 α-ketoglutarát glutamát glutamin NH 3 NH 3 A. Glutamátdehydrogenasa glutamát + NAD + + H 2O α-ketoglutar z transaminačních reakcí ketoglutarát NH NADH přímo do močovin. cyklu B. Glutaminsyntetasa(játra) ATP ADP glutamát + NH glutamin 3 C. Glutaminasa(ledviny) glutamin + H 2 O glutamát + NH 3

12 A. Oxidativní deaminace Deaminace aminokyselin aminokyselina + FMN + H 2 O α-ketokyselina + FMNH 2 + NH 3 oxidasa L-aminokyselin Oxidasa L-aminokyselin tvoří amoniak a α-ketokyselinu přímo, za přítomnosti FMN jako kofaktoru. O 2 katalasa H 2 O + O 2 FMN H 2 O 2 B. Neoxidativní deaminace serin threonin serin-threonin dehydratasa pyruvát + NH 3 α-ketoglutarát + NH 3

13 Syntéza a degradace aminokyselin

14 10 AK z glukosy přes intermediáty glykolýzy nebo citrátového cyklu Phe Tyr Cys Ser + síra z Met Přehled syntézy neesenciálních aminokyselin

15 Dvacet aminokyselin se odbourává na sedm produktů, které jsou součástí citrátového cyklu glukóza alanin, glycin cystein, serin tryptofan isoleucin leucin* tryptofan leucin*,lysin* fenylalanin tyrosin, tryptofan PEP pyruvát acetyl CoA acetoacetyl CoA aspartát asparagin oxalacetát lipidy isoleucin methionin threonin valin tyrosin fenylalanin aspartát fumarát sukcinyl CoA citrát α-ketoglutarát acetyl CoA glutamin glutamát histidin prolin arginin

16 Glukogenní aminokyseliny α-ketoglutarát, pyruvát, oxaloacetát, fumarát nebo sukcinyl CoA Aspartát Asparagin Arginin Phenylalanin Tyrosin Isoleucin Methionin Valin Glutamin Glutamát Prolin Histidin Alanin Serin Cystein Glycin Threonin Tryptofan

17 Ketogenní aminokyseliny Acetyl CoA nebo acetoacetát Lysin Leucin

18 Ketogenní a glukogenní aminokyseliny α-ketoglutarát, pyruvát, oxaloacetát, fumarát nebo sukcinyl CoA a také acetyl CoA nebo acetoacetát Isoleucin Threonin Tryptofan Fenylalanin Tyrosin

19 Aminokyseliny odvozené z intermediátů glykolýzy

20 Syntéza serinu Serin: inhibice 3-fosfoglycerátdehydrogenasy - ihibice fosfoserinfosfatasy

21 Vzájemná přeměna serinu a glycinu Převzato z

22 Odbourání glycinu Glycinsynthasa (H 4 folate) Převzato z

23 Tetrahydrofolát jako nosič jednoho uhlíku

24 Souhrn metabolismu glycinu

25 Regenerace Met za přítomnosti N 5 -methyltetrahydrofolátu (vitaminy: folát + B12) Biosyntéza cysteinu 1. SAM se přes SAH mění na homocystein. 2. Homocystein kondenzuje se serinem na cystathion. 3. Cystathionasa rozštěpí cystathion na cystein a α-ketoglutarát. * Celá rerakce se nazývá transsulfurace *nefunkční enzym vede ke vzniku homocystinurie Převzato z

26 Klinická poznámka Homocystinurie Vrozená porucha metabolismu Met, geneticky podmíněná defektem enzymu cystathionin-β-synthasy. V moči je vysoká koncentrace homocysteinu a methioninu. Deformity kostí a poruchy zraku způsobené atypickým uložením čočky, předčasná ateroskleróza neléčený stav vede k opožděnému mentálnímu vývoji. Vysoká chemická reaktivita homocysteinu a působení vzniku volných radikálů narušují jiné enzymy a mitochondrie buněk.

27 Aminokyseliny skupiny glutamátu

28 Syntéza a degradace prolinu

29 Aminokyseliny vztahující se k oxalacetátu Aspartát a asparagin

30 Aminokyseliny tvořící sukcinyl CoA

31 Metabolismus methioninu Tvorba aktivovaného methioninu = S-adenosylmethionin (SAM) SAM slouží jako prekurzor pro řadu metylačních reakcí, např. konverze noradrenlinu na adrenalin. Po ztrátě CH 3 vzniká S-adenosylhomocystein (SAH). Převzato z

32 Odbourávání rozvětvených aminokyselin

33 Klinická poznámka Aminoacidémie rozvětvených aminokyselin (choroba javorového sirupu) Vrozená genetická porucha metabolismu rozvětvených aminokyselin, geneticky podmíněná defektem enzymu dehydrogenasa rozvětvených aminokyselin. Rozvětvené aminokyseliny a jejich α-ketokyseliny se dostávají ve vysokých koncentracích do moči. Mechanismus toxicity není znám. Neléčený stav vede k abnormálnímu vývoji mozku a mentální retardaci.

34 Aminokyseliny tvořící acetyl CoA a acetoacetát

35 Fenylalanin a tyrosin

36 Bioyntéza tyrosinu z fenylalaninu Tetrabiopterin redukuje fenylalaninhydroxylasu a sám je zpět redukován NADH-dependentní dihydropteridinreduktasou. Chybějící nebo defektní fenylalaninhydroxylasa způsobuje hyperfenylalaninemie (koncentrace Phe > 120 mm).

37 Klinická poznámka Fenylketonurie Vrozená porucha metabolismu Phe, geneticky podmíněná defektem enzymu fenylalaninhydroxyláza (chromosom 12) Nahromaděný Phe (1000 mm v plasmě) se stává hlavním donorem aminoskupiny a odčerpává v nervové tkáni α-ketoglutarát. V nervové tkáni chybí α-ketoglutarát pro Krebsův cyklus, snižuje se aerobní metabolismus. Neléčený stav vede k mentální retardaci.

38 Tryptofan Otevření pyrrolového kruhu (tryptofan-2,3-dioxygenasa). Indolový kruh je ketogenní (acetoacetát). Postrannířetězec je glukogenní (alanin). Kynurenát a xanthurenát se vyloučí močí. Tryptofan je prekurzorem pro serotonin a melatonin.

39 Selenocystein Nadávno zařazen mezi proteinogenní aminokyseliny jako 21 AK. Nachází se v aktivním místě různých enzymů, včetně antioxidačního enzymu glutathionperoxidasy a 5-deiodinas. Do proteinu se inkorporuje trna s UCA antikodonem. Záměna selenocysteinu za Cys vede ke značnému snížení enzymové aktivity (nedostatek Se v potravě).

40 Enzymy katalyzující reakce metabolismu bílkovin obsahují kofaktory: komplex vitaminů B THIAMIN B 1 (thiamindifosfát) - oxidativní dekarboxylace α-ketokyselin RIBOFLAVIN B 2 (flavinmononukleotid FMN, flavinadenindinukleotid FAD) - oxidasa α-aminokyselin NIACIN B 3 kyselina nikotinová, (nikotinamidadenindinukleotid NAD + Nikotinamidadenindinukleotidfosfát NADP +) - dehydrogenasy, reduktasy PYRIDOXIN B 6 (pyridoxalfosfát) - transaminační reakce a dekarboxylace KYSELINA LISTOVÁ (tetrahydrofolát) - enzymy metabolismu aminokyselin KYSELINA ASKORBOVÁ - odbourání tyrosinu, syntéza kolagenu

41 Schémata použitá v prezentaci: Marks Basic Medical Biochemistry A Clinical Approach. Four edition M. Lieberman, A.D. Marks ed., Essentials of Medical Biochemistry With Clinical Cases. First edition. N.V. Bhagavan, Chung-Eun Ha ed., Zdroje z internetu jsou uvedené u jednotlivých schémat.

Podobné dokumenty

Metabolismus aminokyselin - testík na procvičení - Vladimíra Kvasnicová

Metabolismus aminokyselin - testík na procvičení - Vladimíra Kvasnicová Vyberte esenciální aminokyseliny a) Asp, Glu b) Val, Leu, Ile c) Ala, Ser, Gly d) Phe, Trp Vyberte esenciální aminokyseliny a) Asp,