Catabolismo degli aminoacidi e transaminazione

Il catabolismo degli aminoacidi è l'insieme delle vie metaboliche che smantellano gli aminoacidi quando sono in eccesso rispetto al fabbisogno o durante il turnover proteico. Il primo passaggio comune per la maggior parte degli aminoacidi è la transaminazione, ovvero il trasferimento del gruppo aminico a un chetoacido, che separa l'azoto dallo scheletro carbonioso in modo che ciascuno possa essere gestito in modo indipendente.

Definition

Il catabolismo degli aminoacidi è la degradazione degli aminoacidi, che inizia con la rimozione del gruppo alfa-aminico (tipicamente per transaminazione) e il suo successivo rilascio come ammoniaca, seguito dalla conversione dello scheletro carbonioso in intermedi glucogenetici o chetogenetici.

Scope

Questa voce tratta come i gruppi aminici vengano rimossi e raccolti, principalmente attraverso le aminotransferasi e la glutammato deidrogenasi, e come gli scheletri carboniosi residui vengano instradati nel metabolismo centrale. Affronta il versante degradativo del metabolismo aminoacidico; la sintesi è trattata in una voce correlata, e l'eliminazione dell'azoto nelle voci sul ciclo dell'urea e sul metabolismo dell'azoto.

Core questions

• Come viene separato il gruppo aminico dal resto dell'aminoacido?
• Come viene convogliato l'azoto raccolto verso l'eliminazione?
• In quali metaboliti centrali confluiscono gli scheletri carboniosi?

Key concepts

• Transaminazione
• Aminotransferasi (transaminasi) e piridossalfosfato
• Glutammato come trasportatore centrale di azoto
• Deaminazione ossidativa da parte della glutammato deidrogenasi
• Aminoacidi glucogenetici versus chetogenetici
• Catabolismo degli aminoacidi a catena ramificata

Mechanisms

Nella transaminazione, un'aminotransferasi trasferisce il gruppo alfa-aminico da un aminoacido all'alfa-chetoglutarato, producendo glutammato e il corrispondente chetoacido; la reazione dipende da un cofattore piridossalfosfato che trasporta il gruppo aminico attraverso un intermedio di base di Schiff. In tal modo l'azoto di molti aminoacidi viene convogliato sul glutammato. Il glutammato può poi subire la deaminazione ossidativa da parte della glutammato deidrogenasi, rigenerando l'alfa-chetoglutarato e liberando ammoniaca per la sua eliminazione. Gli scheletri carboniosi deaminati sono classificati come glucogenetici, quando producono piruvato o intermedi del ciclo dell'acido citrico che possono formare glucosio, o chetogenetici, quando producono acetil-CoA o acetoacetato; alcuni aminoacidi sono entrambi. Le aminotransferasi dell'aspartato e dell'alanina sono clinicamente note perché il loro rilascio nel sangue indica un danno tissutale.

Clinical relevance

Le attività sieriche delle aminotransferasi, come l'alanina aminotransferasi e l'aspartato aminotransferasi, sono indicatori ampiamente misurati del danno tissutale e in particolare epatico, e il destino catabolico degli aminoacidi è alla base del contributo delle proteine alla produzione di energia e glucosio. Questa voce illustra la biochimica sottostante e non costituisce una base per la diagnosi o il trattamento individuale.

Evidence & guidelines

Le reazioni descritte in questa voce sono enzimologia consolidata, riepilogata in testi e rassegne standard di biochimica; si tratta di materiale di riferimento piuttosto che di un ambito di linee guida cliniche.

History

La transaminazione fu caratterizzata negli anni Trenta del Novecento da Alexander Braunstein e colleghi, e il ruolo del piridossalfosfato come cofattore delle aminotransferasi fu chiarito attraverso il lavoro della metà del Novecento di Esmond Snell e altri, stabilendo la transaminazione come tappa centrale di ingresso nella degradazione degli aminoacidi.

Key figures

• Alexander Braunstein
• Esmond Snell
• Hans Krebs

Seminal works

• wu-2009

Frequently asked questions

Perché la transaminazione è generalmente il primo passo nella degradazione di un aminoacido?

Separa nettamente il gruppo aminico azotato dallo scheletro carbonioso trasferendolo a un chetoacido, consentendo alla cellula di eliminare l'azoto e di riutilizzare il carbonio in modo indipendente.

Qual è la differenza tra aminoacidi glucogenetici e chetogenetici?

Gli aminoacidi glucogenetici vengono degradati in intermedi che possono essere convertiti in glucosio, mentre quelli chetogenetici producono acetil-CoA o precursori dei corpi chetonici; alcuni aminoacidi appartengono a entrambe le categorie.