Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Metabolismus aminokyselin I Jana Novotná 2. LF UK, Ústav lékařské chemie a klinické biochemie.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Metabolismus aminokyselin I Jana Novotná 2. LF UK, Ústav lékařské chemie a klinické biochemie."— Transkript prezentace:

1 Metabolismus aminokyselin I Jana Novotná 2. LF UK, Ústav lékařské chemie a klinické biochemie

2 Osnova přednášky Přehled metabolismu aminokyselin Trávení a absorpce, přenos AK do buněk Obecné reakce aminokyselin (transaminace, deaminace, dekarboxylace) Syntéza neesenciálních aminokyselin Katabolismus aminokyselin

3 Metabolismus aminokyselin Proteiny z potravy Nebílkovinné deriváty: porfyriny puriny pyrimidiny neurotransmitery hormony složené lipidy aminocukry Tělesné proteiny Proteosyntéza Proteolýza zásoba volných aminokyselin Trávení Transaminace Močovina NH 3 Přeměna ulíkové kostry 300 – 400 g/den Glykolýza krebsův cyclus Sacharidy lipidy CO 2 voda KetolátkyAcetyl CoA

4 Trávicí enzymy štěpící proteiny Trávicí trakt Endopeptidasy - žaludeční - pepsin Pankreatické - trypsin, chymotrypsin, elastasa Exopeptidasy (pankreas) - aminopeptidasy, karboxypeptidasy, dipeptidasy  Hydrolýza  polypetidy  oligopetidy  aminokyseliny  střevní sliznice  transport k cílovým tkáním. Pepsin (pH 1.5 – 2.5) – peptidová vazba mezi hydrofóbními AK a aromatickými AK (Tyr, Phe, Trp) Trypsin (pH 7.5 – 8.5) – peptidová vazba za Lys a Arg Chymotrypsin (pH 7.5 – 8.5) – peptidová vazba za aromatickými AK (Trp, Phe,Tyr), v menší míře za Met, Leu Pankreatická elastasa (pH 7.5 – 8.5) – peptidová vazba za Ala, Gly a Ser Odbourávání aminokyselin intracelulárně  Prvním krok - odstranění  -aminoskupiny většinou jako NH 3  vyloučen přímo nebo přes další sloučeniny.

5 Vstřebávání aminokyselin ve střevě Kotransport s Na + - semispecifické Na + dependentní proteiny AK se dostává na serózní straně usnadněným transportem po koncentračním spádu Na + (sodíkový gradient). Transportní systémy pro neutrální aminokyseliny, prolin a hydroxyprolin, kyselé, bazické aminokyseliny a cystin.

6 Klinická korelace Geneticky podmíněný porušený transport aminokyselin do buněk kartáčového lemu tenkého střeva a ledvinových tubulů, není reabsorpce v proximálním tubulu  aminokyseliny do moče Cystinurie – přenašeč pro cystin a bazické aminokyseliny, lysin, arginin, ornithin do buněk: –ledvinové kameny Hartnupova nemoc - vrozená izolovaná porucha transportu neutrálních aminokyselin střevní sliznicí a renálními tubuly podmíněná defektem specifického transportního genu pro tyto aminokyseliny na 2. chromozomu –obvykle nevyvolává žádné klinické příznaky, jen malá část pacientů kolem 10 roku fotosenzitivní, ekzémy. Moč novorozenců je rutinně vyšetřována

7 Intracelulární metabolický obrat proteinů a doplňování zásoby volných aminokyselin Poločas metabol. obratu proteinů: –krátkodobé p. (regulační, špatně složené) – poločas minuty –dlouhodobé p. (většina buněčných proteinů) – poločas dny, týdny –strukturální p. (kolagen) – metabolicky stabilní Odbourání proteinů: –systém ATP-dependentního ubikvitinového proteazomu (cytosol)  endogenní proteiny –systém na ATP nezávislých lysozomálních enzymů (kyselé hydrolasy atd.)  extracelulární, povrchově membránové p.

8 KlasifikaceMechanismusÚloha Katepsiny Cysteinové proteasy (cystein v aktivním místě) Lysosomální enzymy Kaspasy Cysteinové proteasy štěpící za aspartátem Apoptosa; aktivované z prokaspas Matrixové metaloproteinasy Zinek jako kofaktorDegradace extracelulární matrix, regulace inhibitory TIMPs (tissue inhibitors of matrix metalloproteiinases) Proteazom Velký komplex – degradace ubiquitinem značené proteiny Metabolický obrat proteinů Serinové proteasy Serin v aktivním místě společně s histidinem a aspartátem Mnoho enzymů odbourávání proteinů; koagulace, aktivované ze zymogenů Kalpainy Cysteinové proteasy, vápník jako kofaktor Řada úloh v buněčné metabolismu Proteázy podílející se na metabolismu/odbourávání proteinů

9 Ubikvitin-proteazom

10 Glutathion a přenos aminokyselin (gama- glutamylový cyklus) Převzato z  -glutamyltranserasa (  -glutamyl transpeptidasa GGT) Výskyt GGT - membrány buněk s vysokou sekreční nebo absorpční kapacitou. Játra – mikrozomální frakce hepatocytů a membrány buněk výstelky žlučových cest Proximální tubuly ledvin, enterocyty, pankreas GGT má diagnostický význam u hepatobiliárních poruch.

11 Obecné reakce aminokyselin Transaminace Deaminace Oxidativní dekarboxylace

12

13 Transaminace Aminokyselina ztrácí aminoskupinu - enzymová katalýza, transaminace (transaminasa = aminotransferasa) Transaminační reakce probíhají u všech AK s výjimkou lysinu, threoninu a prolinu Většina transaminas vyžaduje  -ketoglutarát jako příjemce aminoskupiny Větvené aminokyseliny mají společnou transaminasu

14 Transaminasy - specifické enzymy vždy pro jeden pár aminokyseliny s její odpovídající  -ketokyselinou (oxokyselinou). Prostetická skupina – pyridoxalfosfát (PLP)

15 PLP - pevně vázán na enzym (transaminasu) Schiffovou bází na  -aminoskupinu lysinu. N H + CH3CH3 O-O- C H2CH2C 2- O 3 PO N H + H Enzym Lysin Interní Schiffova báze

16 Sled reakcí při transaminaci

17 Transaminasy důležité v klinické praxi AST - aspartátaminotransferasa, starší název SGOT (serum glutamát- oxaloacetáttransaminasa). V játrech, v kosterním a srdečním svalu, méně i v jiných parenchymatózních orgánech, v erytrocytech Nachází se jak v cytoplasmě, tak v mitochondriích Zvýšení akutní infarkt myokardu onemocnění kosterních svalů akutní hepatitida a jiné hepatocelulární léze

18 Transaminázy důležité v klinické praxi ALT- alaninaminotransferasa starší název SGPT (serum glutamát- pyruváttransferasa). Čistě cytoplasamtický enzym, hlavně v játrech Indikátor poškození hepatocytu (jaterních léze) Zvýšení –virová hepatitida –mononukleóza

19 Deaminace aminokyselin aminokyselina FMNH2OH2O ++  -ketokyselina FMNH 2 NH 3 oxidasa L -aminokyselin A. Oxidativní deaminace FMN H2O2H2O2 H2OH2OO2O O2O2 katalasa B. Neoxidativní deaminace serin pyruvát threonin  -ketobutyrát NH 3 + H 2 O + + serin-threonin dehydratasa Oxidáza L -aminokyselin tvoří NH 3 a  -ketokyselinu přímo, FMN jako kofaktor.

20 Dekarboxylace Katalyzována dekarboxylasami Kofaktor pyridoxalfosfát R-CHNH 2 -COOH  R-CH 2 NH 2 + CO 2 Probíhá v malých množstvích Primární aminy Biologicky aktivní aminy Hormony (neurotransmitery, koenzymy)

21 Přehled biogenních aminů

22 Syntéza neesenciálních aminokyselin

23 Přehled syntézy neesenciálních aminokyselin 10 AK – z glukózy přes intermediáty glykolýzy nebo citrátového cyklu Phe  Tyr Cys  Ser + síra z Met

24 Aminokyseliny odvozené z intermediátů glykolýzy

25 Serin : – inhibice 3-fosfoglycerát- dehydrogenázy - ihibice fosfoserinfosfatázy Serin

26 Vzájemná přeměna serinu a glycinu Převzato z

27 Odbourání glycinu Glycinsyntasa (H 4 folate) Převzato z

28 Tetrahydrofolát jako nosič jednoho uhlíku Kyselina listová Tetrahydrofolát dihydrofolátreduktasa – NADPH (2x) Serin  glycin – vznik N 5,N 10 -methylen THF Glycin  CO 2 - vznik N 5,N 10 -methylen THF Homocystein  methionin – donor N 5 -methyl THF Histidin odbourání – vznik N 5 -formiminoTHF; N 5,N 10 -metnhenyl a N 10 -formyl THF Tryprofan odbourání – vznik N 10 -formyl THF

29 Souhrn metabolismu glycinu

30 Aminokyseliny vztahující se k oxalacetátu Aspartát a asparagin

31 Regenerace Met za přítomnosti N 5 -methyl- tetrahydrofolátu ( vitaminy: folát + B12) * Biosyntéza cysteinu 1.SAM se přes SAH mění na homocystein. 2.Homocystein kondenzuje se serinem na cystathion. 3.Cystathionasa rozštěpí cystathion na cystein a  -keto- glutarát. Celá rerakce se nazývá transsulfurace * nefunkční enzym vede ke vzniku homocystinurie Převzato z

32 Homocystinurie Vrozená porucha metabolismu Met, geneticky podmíněná defektem enzymu cystathionin-β-synthasy. V moči je vysoká koncentrace homocysteinu a methioninu. Deformity kostí, poruchy zraku způsobené atypickým uložením čočky, předčasná ateroskleróza, hluboká žilní tromboembolie, postižení CNS. Neléčený stav vede k opožděnému mentálnímu vývoji. Vysoká chemická reaktivita homocysteinu a působení vzniku volných radikálů narušují jiné enzymy a mitochondrie buněk. Klinická poznámka

33 Syntéza a degradace prolinu

34 Vzájemná přeměna mezi glutamátem, glutaminem a  -ketoglutarátem  -ketoglutarát glutamátglutamin NH 3 glutamát + NAD + + H2OH2O  -ketoglutarát NH 3 ++ NADH glutamát NH 3 + Glutamin Glutamin (puriny, pyrimidiny, regulace pH) ATP ADP glutamin H2OH2O + glutamát NH 3 + A. Glutamátdehydrogenasa B. Glutaminsyntetasa (játra) C. Glutaminasa (ledviny) z transaminačních reakcí přímo do močovin. cyklu

35 Degradace aminokyselin

36 pyruvátacetyl CoA oxalacetát fumarát sukcinyl CoA acetoacetyl CoA  -ketoglutarát citrát PEP aspartát asparagin tyrosin fenylalanin aspartát isoleucin methionin threonin valin alanin, glycin cystein, serin tryptofan isoleucin leucin* tryptofan leucin*,lysin* fenylalanin tyrosin, tryptofan glukóza acetyl CoA lipidy glutamin glutamát histidin prolin arginin Dvacet aminokyselin se odbourává na sedm produktů, které jsou součástí citrátového cyklu

37 Glukogenní aminokyseliny  -ketoglutarát, pyruvát, oxaloacetát, fumarát nebo sukcinyl CoA Aspartát Asparagin Arginin Phenylalanin Tyrosin Isoleucin Methionin Valin Glutamin Glutamát Prolin Histidin Alanin Serin Cystein Glycin Threonin Tryptofan

38 Ketogenní aminokyseliny Acetyl CoA nebo acetoacetát Lysin Leucin

39 Ketogenní a glukogenní aminokyseliny  -ketoglutarát, pyruvát, oxaloacetát, fumarát nebo sukcinyl CoA a také acetyl CoA nebo acetoacetát Isoleucin Threonin Tryptofan Fenylalanin Tyrosin

40 Aminokyseliny tvořící sukcinyl CoA

41 Aminokyseliny tvořící acetyl CoA a acetoacetát

42 Aminokyseliny skupiny glutamátu

43 Odbourání histidinu

44 Tvorba aktivovaného methioninu = S-adenosylmethionin (SAM) Metabolismus methioninu SAM slouží jako prekurzor pro řadu metylačních reakcí, např. konverze noradrenlinu na adrenalin. Po ztrátě CH 3 vzniká S-adenosylhomocystein (SAH). Methionin  homoserin  propionyl-CoA  methylmalonyl-CoA  sukcinyl-CoA

45 Odbourávání větvených aminokyselin

46 Aminoacidémie větvených aminokyselin, leucinóza (choroba javorového sirupu) Vrozená genetická porucha metabolismu větvených aminokyselin, geneticky podmíněná defektem enzymu dehydrogenasa větvených  - ketokyselin. Větvené aminokyseliny a jejich  -ketokyseliny se dostávají ve vysokých koncentracích do moči. Mechanismus toxicity není znám. Neléčený stav vede k abnormálnímu vývoji mozku a mentální retardaci. Klinická poznámka

47 Bioyntéza tyrosinu z fenylalaninu Tetrabiopterin redukuje fenylalaninhydroxylasu a sám je zpět redukován NADH-dependentní dihydropteridinreduktasou. Chybějící nebo defektní fenylalaninhydroxylasa způsobuje hyperfenylalaninemie (koncentrace Phe > 120 mM). Převzato z

48 Tetrahydrobiopterin jako kofaktor hydroxylas Dihydrobiopterin

49 Fenylketonurie Vrozená porucha metabolismu Phe, geneticky podmíněná defektem enzymu fenylalaninhydroxyláza (chromosom 12) Nahromaděný Phe ( 1000 mM v plasmě) se stává hlavním donorem aminoskupiny a odčerpává v nervové tkáni  -ketoglutarát. V nervové tkáni chybí  -ketoglutarát pro Krebsův cyklus, snižuje se aerobní metabolismus. Neléčený stav vede k mentální retardaci. Klinická poznámka

50 Otevření pyrrolového kruhu (tryptofan-2,3-dioxygenasa). Indolový kruh je ketogenní (acetoacetát). Odštěpení alaninu. Kynurenin – přeměna na několik produktů vylučovaných do moči (kyselina xanthurenová) Tryptofan je prekurzorem pro serotonin a melatonin. Tryptofan

51 Selenocystein Nadávno zařazen mezi proteinogenní aminokyseliny jako 21 AK. Nachází se v aktivním místě různých enzymů, včetně antioxidačního enzymu glutathionperoxidasy a 5-deiodinas. Do proteinu se inkorporuje tRNA s UCA antikodonem. Záměna selenocysteinu za Cys vede ke značnému snížení enzymové aktivity (nedostatek Se v potravě).

52 Schémata použitá v prezentaci: Marks´ Basic Medical Biochemistry A Clinical Approach. Four edition M. Lieberman, A.D. Marks ed., Essentials of Medical Biochemistry With Clinical Cases. First edition. N.V. Bhagavan, Chung-Eun Ha ed., Zdroje z internetu jsou uvedené u jednotlivých schémat.


Stáhnout ppt "Metabolismus aminokyselin I Jana Novotná 2. LF UK, Ústav lékařské chemie a klinické biochemie."

Podobné prezentace


Reklamy Google