Tổng hợp sinh học axit amin

Tổng hợp sinh học axit amin là khía cạnh đồng hóa của chuyển hóa axit amin: quá trình xây dựng các axit amin từ các tiền chất đơn giản hơn, chủ yếu lấy từ các con đường trao đổi chất trung tâm. Ở người, khả năng này chỉ là một phần, đó là lý do tại sao một số axit amin không thiết yếu và được tạo ra bên trong cơ thể, trong khi những axit amin khác là thiết yếu và phải được cung cấp từ chế độ ăn uống.

Definition

Tổng hợp sinh học axit amin là quá trình tổng hợp các axit amin từ khung carbon được cung cấp bởi quá trình trao đổi chất trung tâm cùng với một nhóm amino được hiến tặng bởi các chất mang nitơ khác, tạo ra các axit amin không thiết yếu ở người, trong khi các axit amin thiết yếu phải được lấy từ chế độ ăn uống.

Scope

Mục này bao gồm cách các axit amin không thiết yếu được tổng hợp từ các chất trung gian của quá trình đường phân và chu trình axit citric, vai trò của các chất cho nitơ như glutamate và glutamine, và sự phân biệt giữa các axit amin thiết yếu và không thiết yếu ở người. Việc đọc và lắp ráp các axit amin thành protein được đề cập trong mục dịch mã, và sự phân hủy của chúng trong mục dị hóa.

Core questions

• Khung carbon nào đóng vai trò là tiền chất cho các axit amin không thiết yếu?
• Nitơ được cung cấp như thế nào trong quá trình sinh tổng hợp?
• Tại sao con người có thể tạo ra một số axit amin nhưng không thể tạo ra những axit amin khác?

Key concepts

• Axit amin thiết yếu so với không thiết yếu
• Tiền chất từ quá trình đường phân và chu trình axit citric
• Glutamate và glutamine là chất cho nhóm amino
• Chuyển amin theo hướng tổng hợp
• Phản ứng amid hóa (tổng hợp glutamine và asparagine)
• Axit amin thiết yếu có điều kiện

Mechanisms

Các axit amin không thiết yếu được xây dựng từ một số ít các chất chuyển hóa trung tâm. Pyruvate, oxaloacetate và alpha-ketoglutarate được chuyển đổi bằng quá trình chuyển amin, theo hướng tổng hợp, thành alanine, aspartate và glutamate tương ứng, với glutamate thường đóng vai trò là chất cho nhóm amino. 3-phosphoglycerate của quá trình đường phân là tiền chất của serine, từ đó glycine và cysteine có thể được tạo ra. Các phản ứng amid hóa thêm một nitơ thứ hai để tạo ra glutamine từ glutamate và asparagine từ aspartate, phản ứng sau được xúc tác bởi asparagine synthetase. Ngược lại, khung carbon và các con đường sinh tổng hợp của các axit amin thiết yếu không có ở người, vì vậy chúng phải được cung cấp từ chế độ ăn uống; ranh giới này có thể thay đổi dưới căng thẳng hoặc trong một số điều kiện nhất định, tạo ra các axit amin thiết yếu có điều kiện.

Clinical relevance

Sự phụ thuộc của một số mô vào nguồn cung cấp axit amin, bao gồm cả yêu cầu về các axit amin thiết yếu trong chế độ ăn uống, là cơ sở của khoa học dinh dưỡng và giúp giải thích tại sao một số khối u không thể tạo ra các axit amin cụ thể lại nhạy cảm với sự cạn kiệt của chúng. Mục này mô tả sinh hóa và không phải là cơ sở cho các quyết định về chế độ ăn uống hoặc điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Các con đường sinh tổng hợp là sinh hóa đã được thiết lập, được củng cố trong các văn bản và đánh giá tiêu chuẩn; đây là một chủ đề tham khảo hơn là một lĩnh vực hướng dẫn lâm sàng.

History

Các con đường sinh tổng hợp đến từng axit amin đã được lập bản đồ thông qua enzym học và di truyền vi sinh vật vào giữa thế kỷ XX, bao gồm việc sử dụng các đột biến sinh tổng hợp để sắp xếp các bước của các con đường, công trình đã xác định khung carbon và các chất cho nitơ cung cấp cho mỗi axit amin.

Key figures

• David Greenberg
• Bernard Davis

Seminal works

• wu-2009
• lomelino-2017

Frequently asked questions

Điều gì làm cho một axit amin trở thành thiết yếu?

Một axit amin là thiết yếu khi cơ thể thiếu các con đường để tổng hợp nó với số lượng đầy đủ, vì vậy nó phải được lấy từ chế độ ăn uống; các axit amin không thiết yếu có thể được tạo ra bên trong từ các chất chuyển hóa khác.

Khung carbon cho các axit amin không thiết yếu đến từ đâu?

Chúng chủ yếu đến từ các chất trung gian của quá trình đường phân và chu trình axit citric, chẳng hạn như pyruvate, oxaloacetate, alpha-ketoglutarate và 3-phosphoglycerate, được chuyển đổi thành axit amin bằng cách thêm một nhóm amino.