Metabolizmus aminokyselin II

Transkript

1 Metabolizmus aminokyselin II Ústav lékařské chemie a klinické biochemie 2.LF UK a FN Motol dr. Matej Kohutiar, doc. Jana Novotná matej.kohutiar@lfmotol.cuni.cz Praha 2017

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 C H 3 H CH3 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) Glu α-kg (glutamátaminotransferasa) NE: Lys, Thr, Pro, Hypro

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

7 Močovinový cyklus

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

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

10 Časná fáze hladovění laktát Glukóza Glykogen MK a glycerol Aminokyseliny MK urea

11 Hladovění ketolátky laktát Glukóza MK a glycerol Aminokyseliny MK urea

12 Vliv stresového onemocnění na utilizaci glutaminu BCAA GLN ALA

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 isoleucin intermediáty CC sukcinyl- metionin valin intermediáty glykolýzy

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

15 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

16 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

17 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

18 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

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

20 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

21 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

22 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

23 Meziorgánové vztahy argininu a citrulinu ARG GLN N ARG citrulin

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

25 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

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

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

28 H sud uhlíkové kostry aminokyselin: MET H S CH SH 3 methionin homocystein

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

30 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

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

32 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

33 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

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

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

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

37 C H 3 sud uhlíkové kostry aminokyselin: BCAA H leucin H H NH 2 valin isoleucin H H H C H 3 C H 3 tyto reakce jsou analogické reakci katalyzované PDH!

38 sud uhlíkové kostry aminokyselin: BCAA H 3 C Leu Val Ile ELIMINACE ELIMINACE H 2 C HYDRATACE HYDRATACE H H H H HMG- tuto sekvenci znáte z β-oxidace, nebo KC!

39 sud uhlíkové kostry aminokyselin: BCAA H Leu H HMG- H Val H Ile ŠTĚPENÍ acetoacetát + H ISMERIZACE -methylacetoacetyl- acetyl- sukcinyl- znáte z mtb ketolátek! znáte z mtb FA s lichým počtem C C H 3 acetyl- + H propionyl-

40 Souhrn: osud C kostry

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

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

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

44 Regulace katabolizmu aminokyselin Exogenní proteiny AMK Endogenní proteiny AMK α-kg GLU urea AMK ketolátky KK glukóza GLN

45 Regulace katabolizmu aminokyselin Exogenní proteiny AMK kortisol + Endogenní proteiny Glukagon + Glukagon kortisol + α-kg AMK GLU urea AMK ketolátky KK Glukagon kortisol + Glukagon kortisol + glukóza GLN

46 Regulace katabolizmu aminokyselin Exogenní proteiny AMK Endogenní proteiny AMK α-kg GLU urea AMK ketolátky KK Inzulin - Inzulin - glukóza GLN

47 Poruchy metabolizmu a transportu aminokyselin

48 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 N H 2 urea + NH2 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

49 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

50 Poruchy metabolizmu tyrosinu H H H H 1 Tyrosinaminotransferasa 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

51 C H 3 rganické acidurie z poruch metabolizmu BCAA leucin H valin H isoleucin H H H H C H 3 1 C H 3 BCAA dehydrogenasový komplex - leucinosa (nemoc javorového sirupu)

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

53 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-

54 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-

55 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

56 Poruchy transportu aminokyselin: cystinurie APIKÁLNÍ PŘENAŠEČ LUMEN Cystin, Arg, Lys, rn BAZLATERÁLNÍ PŘENAŠEČ Cystin, Arg, Lys, rn

57 Poruchy transportu aminokyselin: cystinurie APIKÁLNÍ PŘENAŠEČ LUMEN Cystin, Arg, Lys, rn Neutrální AMK Neutrální AMK BAZLATERÁLNÍ PŘENAŠEČ Cystin, Arg, Lys, rn Neutrální AMK

58 Bílkoviny z pohledu výživy

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

60 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

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

62 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