Aminosyrebiosyntes

Aminosyrebiosyntes är den anabola sidan av aminosyremetabolismen: konstruktionen av aminosyror från enklare prekursorer som till stor del hämtas från centrala metabola reaktionsvägar. Hos människor är denna kapacitet partiell, vilket är skälet till att vissa aminosyror är icke-essentiella och bildas internt, medan andra är essentiella och måste tillföras via kosten.

Definition

Aminosyrebiosyntes är syntesen av aminosyror från kolskelett som tillhandahålls av den centrala metabolismen tillsammans med en aminogrupp donerad av andra kvärebärare, vilket hos människor producerar de icke-essentiella aminosyrorna, medan de essentiella aminosyrorna måste erhållas via kosten.

Scope

Detta avsnitt behandlar hur de icke-essentiella aminosyrorna syntetiseras från intermediat i glykolys och citronsyracykeln, kvävedonatorernas roll — framför allt glutamat och glutamin — samt distinktionen mellan essentiella och icke-essentiella aminosyror hos människor. Avläsning och sammansättning av aminosyror till proteiner behandlas i avsnittet om translation, och deras nedbrytning i avsnittet om katabolism.

Core questions

• Vilka kolskelett fungerar som prekursorer för de icke-essentiella aminosyrorna?
• Hur tillförs kväve under biosyntes?
• Varför kan människor syntetisera vissa aminosyror men inte andra?

Key concepts

• Essentiella kontra icke-essentiella aminosyror
• Prekursorer från glykolys och citronsyracykeln
• Glutamat och glutamin som aminogruppsdonatorer
• Transaminering i syntesinriktningen
• Amideringsreaktioner (glutamin- och asparaginssyntes)
• Villkorligt essentiella aminosyror

Mechanisms

De icke-essentiella aminosyrorna byggs upp från ett fåtal centrala metaboliter. Pyruvat, oxaloacetat och alfa-ketoglutarat omvandlas via transaminering, utförd i syntesinriktningen, till alanin, aspartat och glutamat, med glutamat som frekvent aminogruppsdonator. 3-fosfoglycerat från glykolysen är prekursorn för serin, varifrån glycin och cystein kan härstamma. Amidinerings-reaktioner tillsätter ett andra kväve för att bilda glutamin från glutamat och asparagin från aspartat, det senare katalyserat av asparaginsyntetas. Däremot saknas kolskeletten och biosyntesvägar för essentiella aminosyror hos människor, varför dessa måste tillföras via kosten; gränsen kan förskjutas under stress eller vid vissa tillstånd, vilket ger upphov till villkorligt essentiella aminosyror.

Clinical relevance

Beroendet av aminosyretillförsel i vissa vävnader, inklusive kravet på dietära essentiella aminosyror, utgör grunden för nutritionsvetenskap och bidrar till att förklara varför vissa tumörer som inte kan syntetisera specifika aminosyror är känsliga för deras depletion. Detta avsnitt beskriver biokemi och utgör inte underlag för individuella kost- eller behandlingsbeslut.

Evidence & guidelines

Biosyntesreaktionsvägarna är etablerad biokemi konsoliderad i standardverk och översikter; detta är ett referensämne snarare än ett kliniskt riktlinjeområde.

History

Biosyntesvägar till enskilda aminosyror kartlades genom mitten av nittonhundratalet via enzymologi och mikrobiell genetik, inklusive användning av biosyntetiska mutanter för att ordna stegen i reaktionsvägar, arbete som fastställde vilka kolskelett och kvävedonatorer som tillföder respektive aminosyra.

Key figures

• David Greenberg
• Bernard Davis

Seminal works

• wu-2009
• lomelino-2017

Frequently asked questions

Vad gör en aminosyra essentiell?

En aminosyra är essentiell när kroppen saknar reaktionsvägar för att syntetisera den i tillräckliga mängder, varför den måste erhållas via kosten; icke-essentiella aminosyror kan bildas internt från andra metaboliter.

Varifrån kommer kolskeletten för icke-essentiella aminosyror?

De härstammar till stor del från intermediat i glykolys och citronsyracykeln, såsom pyruvat, oxaloacetat, alfa-ketoglutarat och 3-fosfoglycerat, vilka omvandlas till aminosyror genom tillsats av en aminogrupp.