Биосинтез аминокислот

Биосинтез аминокислот — это анаболическая сторона метаболизма аминокислот: построение аминокислот из более простых предшественников, получаемых в основном из центральных метаболических путей. У человека эта способность частична, поэтому некоторые аминокислоты являются заменимыми и синтезируются внутри организма, тогда как другие являются незаменимыми и должны поступать с пищей.

Definition

Биосинтез аминокислот — это синтез аминокислот из углеродных скелетов, поставляемых центральным метаболизмом, вместе с аминогруппой, донируемой другими переносчиками азота, в результате чего у человека образуются заменимые аминокислоты, тогда как незаменимые аминокислоты должны поступать с пищей.

Scope

Эта статья охватывает вопросы синтеза заменимых аминокислот из промежуточных продуктов гликолиза и цикла лимонной кислоты, роль доноров азота, таких как глутамат и глутамин, а также различие между заменимыми и незаменимыми аминокислотами у человека. Чтение и сборка аминокислот в белки рассматриваются в статье о трансляции, а их расщепление — в статье о катаболизме.

Core questions

• Какие углеродные скелеты служат предшественниками для заменимых аминокислот?
• Как азот поступает во время биосинтеза?
• Почему люди могут синтезировать одни аминокислоты, но не другие?

Key concepts

• Заменимые и незаменимые аминокислоты
• Предшественники из гликолиза и цикла лимонной кислоты
• Глутамат и глутамин как доноры аминогрупп
• Трансаминирование в синтетическом направлении
• Реакции амидирования (синтез глутамина и аспарагина)
• Условно незаменимые аминокислоты

Mechanisms

Заменимые аминокислоты строятся из нескольких центральных метаболитов. Пируват, оксалоацетат и альфа-кетоглутарат превращаются путем трансаминирования, протекающего в синтетическом направлении, в аланин, аспартат и глутамат соответственно, при этом глутамат часто служит донором аминогруппы. 3-фосфоглицерат гликолиза является предшественником серина, из которого могут образовываться глицин и цистеин. Реакции амидирования добавляют второй атом азота для образования глутамина из глутамата и аспарагина из аспартата, причем последняя реакция катализируется аспарагинсинтетазой. Напротив, углеродные скелеты и биосинтетические пути незаменимых аминокислот отсутствуют у человека, поэтому они должны поступать с пищей; граница может смещаться в условиях стресса или при определенных состояниях, что приводит к появлению условно незаменимых аминокислот.

Clinical relevance

Зависимость некоторых тканей от поступления аминокислот, включая потребность в незаменимых аминокислотах, поступающих с пищей, лежит в основе науки о питании и помогает объяснить, почему некоторые опухоли, которые не могут синтезировать определенные аминокислоты, чувствительны к их истощению. Эта статья описывает биохимию и не является основой для индивидуальных диетических или лечебных решений.

Evidence & guidelines

Биосинтетические пути являются установленными биохимическими процессами, консолидированными в стандартных текстах и обзорах; это справочная тема, а не область клинических рекомендаций.

History

Биосинтетические пути к отдельным аминокислотам были картированы в середине XX века с помощью энзимологии и микробной генетики, включая использование биосинтетических мутантов для определения порядка стадий путей, работа, которая установила, какие углеродные скелеты и доноры азота питают каждую аминокислоту.

Key figures

• David Greenberg
• Bernard Davis

Seminal works

• wu-2009
• lomelino-2017

Frequently asked questions

Что делает аминокислоту незаменимой?

Аминокислота является незаменимой, когда организм не имеет путей для ее синтеза в достаточном количестве, поэтому она должна поступать с пищей; заменимые аминокислоты могут синтезироваться внутри организма из других метаболитов.

Откуда берутся углеродные скелеты для заменимых аминокислот?

Они в основном поступают из промежуточных продуктов гликолиза и цикла лимонной кислоты, таких как пируват, оксалоацетат, альфа-кетоглутарат и 3-фосфоглицерат, которые превращаются в аминокислоты путем добавления аминогруппы.