3-Anabolismo de aminoácidos

50
BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS Muitos aminoácidos são sintetizados por vias metabólicas presentes somente em plantas e microrganismos e que se designam por aminoácidos essenciais. O excesso de aminoácidos obtidos a partir da dieta não é excretado mas transformado noutros metabolitos precursores de glicose, ácidos gordos e corpos cetónicos que entram no metabolismo de obtenção de energia, isto é, como combustíveis metabólicos.

Transcript of 3-Anabolismo de aminoácidos

Page 1: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

Muitos aminoácidos são sintetizados por vias

metabólicas presentes somente em plantas e

microrganismos e que se designam por aminoácidos

essenciais.

O excesso de aminoácidos obtidos a partir da

dieta não é excretado mas transformado noutros

metabolitos precursores de glicose, ácidos gordos e

corpos cetónicos que entram no metabolismo de

obtenção de energia, isto é, como combustíveis

metabólicos.

Page 2: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS As vias metabólicas de síntese de aminoácidos As vias metabólicas de síntese de aminoácidos

são diferentes de espécie para espécie são diferentes de espécie para espécie contrariamente às vias metabólicas de glúcidos e contrariamente às vias metabólicas de glúcidos e lípidos que são universais.lípidos que são universais.

A-FAMÍLIA DO ASPARTATO A-FAMÍLIA DO ASPARTATO Asparagina, Aspartato, Metionina, Treonina e Asparagina, Aspartato, Metionina, Treonina e

LisinaLisina

Estes aminoácidos são sintetizados a partir do Estes aminoácidos são sintetizados a partir do oxaloacetato. Nas bactérias, o aspartato é um oxaloacetato. Nas bactérias, o aspartato é um precursor comum da lisina, metionina e treonina.precursor comum da lisina, metionina e treonina.

Page 3: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

SÍNTESE DO ASPARTATOSÍNTESE DO ASPARTATO No caso do aminoácido No caso do aminoácido asparaginaasparagina, após a , após a

transaminação o aspartato é de novo aminado transaminação o aspartato é de novo aminado por reacção com a glutamina em presença de por reacção com a glutamina em presença de ATP e da ATP e da asparagina-sintetaseasparagina-sintetase. .

O=C-CH2-C-COO-

O-NH3

+

H

Aspartato

Glutamina Glutamato

ATP ADP

O=C-CH2-C-COO-

NH2 NH3+

H

Asparagina

Page 4: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

SÍNTESE DA METIONINASÍNTESE DA METIONINA A síntese da lisina, metionina e treonina é catalisada pela A síntese da lisina, metionina e treonina é catalisada pela

aspartocinaseaspartocinase que origina que origina aspartil-aspartil--fosfato-fosfato, sendo cada , sendo cada uma das vias metabólicas controladas uma das vias metabólicas controladas independentemente.independentemente.

No caso da No caso da Escherichia coliEscherichia coli esta apresenta três esta apresenta três isoenzimas da isoenzimas da aspartocinaseaspartocinase..

O=C-CH2-C-COO-

O-NH3

+

H

Aspartato

ATP ADP

O=C-CH2-C-COO-

O NH3+

H

PO32-

Aspartil--fosfato

Page 5: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

A A aspartato-semialdeído-desidrogenaseaspartato-semialdeído-desidrogenase em em presença de NADPH origina a partir do presença de NADPH origina a partir do aspartil-aspartil--fosfato-fosfato a formação de a formação de -aspartato--aspartato-semialdeídosemialdeído..

O=C-CH2-C-COO-

O NH3+

H

PO32-

Aspartil--fosfato

NADPH NADP+ + Pi

O=C-CH2-C-COO-

H NH3+

H

-aspartato-semialdeído

Page 6: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

O O -aspartato-semialdeído-aspartato-semialdeído por acção da por acção da homosserina-desidrogenasehomosserina-desidrogenase em presença de em presença de NADPH origina NADPH origina homosserinahomosserina

O=C-CH2-C-COO-

H NH3+

H

-aspartato-semialdeído

NADPH NADP+

NH3+

H

HO-CH2-CH2-C-COO-

Homosserina

Page 7: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

A A homosserinahomosserina sofre três reacções sucessivas sofre três reacções sucessivas transformando-se em transformando-se em homocisteínahomocisteína que por que por acção da acção da metionina-sintasemetionina-sintase origina origina metioninametionina em em presença de N5-metil-THF.presença de N5-metil-THF.

NH3+

H

HS-CH2-CH2-C-COO-

N5-Metil-THF THF

NH3+

H

H3C-S-CH2-CH2-C-COO-

Homocisteína Metionina

Page 8: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

A A metionina-sintasemetionina-sintase ( (homocisteína-metil-homocisteína-metil-transferasetransferase) é para além da metilmalonil-) é para além da metilmalonil-CoA-mutase a única enzima, nos CoA-mutase a única enzima, nos mamíferos, associada ao Coenzima Bmamíferos, associada ao Coenzima B1212..

O O ião cobaltoião cobalto forma uma ligação axial com forma uma ligação axial com o grupo metilo formando o grupo metilo formando metil-cobalaminametil-cobalamina, , em vez de 5´-adenosil, como acontece na em vez de 5´-adenosil, como acontece na metil-malonil-CoA-mutase. metil-malonil-CoA-mutase.

Page 9: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

SÍNTESE DA TREONINASÍNTESE DA TREONINA A partir da homoserina por meio de duas A partir da homoserina por meio de duas

reacções dá-se a sua isomerização com reacções dá-se a sua isomerização com formação de treoninaformação de treonina

NH3+

H

HO-CH2-CH2-C-COO-

Homosserina

NH3+

H

CH3-CH-C-COO-

OH

Treonina

2 etapas

Page 10: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

SÍNTESE DA LISINASÍNTESE DA LISINA Numa via metabólica inversa da degradação, Numa via metabólica inversa da degradação,

aproveitando todos os sistemas enzimáticos, aproveitando todos os sistemas enzimáticos, com oito etapas, o com oito etapas, o -aspartato-semialdeído-aspartato-semialdeído transforma-se em transforma-se em lisinalisina..

O=C-CH2-C-COO-

H NH3+

H

-aspartato-semialdeído

H3N+-CH2-(CH2)3-C-COO-

NH3+

H

Lisina

8 etapas

Page 11: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

B- B- FAMÍLIA DO GLUTAMATOFAMÍLIA DO GLUTAMATO O O Glutamato, Glutamato, a a Glutamina, Glutamina, aa Prolina, Prolina, aa Ornitina Ornitina e ae a

ArgininaArginina têm como precursor o têm como precursor o -cetoglutarato-cetoglutarato.. SÍNTESE DO GLUTAMATOSÍNTESE DO GLUTAMATO O Glutamato é obtido a partir do O Glutamato é obtido a partir do -cetoglutarato por -cetoglutarato por

acção da acção da glutamato-desidrogenaseglutamato-desidrogenase

O=C-CH2-CH2C-COO-

O-

H

O

NADPH+H+NADP

O=C-CH2-CH2C-COO-

O-NH3

+

H

Glutamato-cetoglutarato

Page 12: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

SÍNTESE DA GLUTAMINASÍNTESE DA GLUTAMINA No caso da No caso da GlutaminaGlutamina o Glutamato é o Glutamato é

transformado num intermediário o transformado num intermediário o --glutamilfosfatoglutamilfosfato por meio da por meio da glutamina-sintetaseglutamina-sintetase. .

O=C-CH2-CH2C-COO-

O-NH3

+

H

Glutamato ATP ADP

O=C-CH2-CH2C-COO-

OPO32-

NH3+

H

-Glutamilfosfato

Page 13: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

A A glutamina-sintetaseglutamina-sintetase é regulada por: é regulada por: 1º-ligação covalente por fosforilação com o grupo 1º-ligação covalente por fosforilação com o grupo

adenilo do ATP por acção da adenilo do ATP por acção da Adenilil-transferase Adenilil-transferase (ATase)(ATase)

Enz- O P-O

O

O- OP

O

O-O P

O

O-

O-O Adenina

OHOH

H

Enz-

O

P-O

O

O- O Adenina

OHOH

+ PPi

H2O

2Pi

Page 14: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

A acção da A acção da glutamina-sintetaseglutamina-sintetase é ainda é ainda regulada pela regulada pela proteína Pproteína PIIII, que activa a , que activa a glutamina-sintetase, por perda de glutamina-sintetase, por perda de AMPAMP, quando , quando a Pa PIIII é uridilada (ligada a um resíduo de é uridilada (ligada a um resíduo de UMPUMP), ), também num resíduo de tirosina, por acção da também num resíduo de tirosina, por acção da uridilil-transferaseuridilil-transferase..

A A enzima removedora do uridiloenzima removedora do uridilo permite a permite a ruptura da ligação da proteína Pruptura da ligação da proteína P IIII ao UMP. ao UMP.

Esta proteína PEsta proteína PII II quando não está ligada à UMP, quando não está ligada à UMP, inactiva a glutamina-sintetase por ligação desta inactiva a glutamina-sintetase por ligação desta ao AMP.ao AMP.

Page 15: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

Regulação da Glutamina-sintetaseRegulação da Glutamina-sintetase

Page 16: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

2º-Inibição em feedback por Regulação 2º-Inibição em feedback por Regulação alostérica em cascataalostérica em cascata

Esta regulação deve-se à estrutura Esta regulação deve-se à estrutura A acção da A acção da ATaseATase é regulada pela é regulada pela

concentração em glutamato, glutamina e concentração em glutamato, glutamina e ATP.ATP.

A A uradilil-transferaseuradilil-transferase é é activadaactivada pelo pelo --cetoglutarato e pelo ATPcetoglutarato e pelo ATP e e inibidainibida pela pela glutamina e fosfatoglutamina e fosfato..

Page 17: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

O O -glutamilfosfato-glutamilfosfato é posteriormente é posteriormente transformado em transformado em glutaminaglutamina por meio de por meio de amoníaco com perda de fosfato, um meio de amoníaco com perda de fosfato, um meio de diminuir a concentração do amoníaco na célula.diminuir a concentração do amoníaco na célula.

O=C-CH2-CH2C-COO-

OPO32-

NH3+

H

-Glutamilfosfato

NH3-OPO3

2-

O=C-CH2-CH2C-COO-

NH2 NH3+

H

Glutamina

Page 18: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

SÍNTESE DA PROLINASÍNTESE DA PROLINA

A transformação do glutamato em A transformação do glutamato em prolinaprolina envolve a formação de envolve a formação de -glutamilfosfato -glutamilfosfato que é que é reduzido areduzido a glutamato-5-semialdeído glutamato-5-semialdeído ele próprio ele próprio um produto de degração da arginina e da um produto de degração da arginina e da prolina) em presença de NAD(P)+.prolina) em presença de NAD(P)+.

O=C-CH2-CH2C-COO-

OPO32-

NH3+

H

-Glutamilfosfato

NAD(P)+NAD(P)HPi

O=C-CH2-CH2C-COO-

H NH3+

H

Glutamato-5-semialdeído

Page 19: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

O O glutamato-5-semialdeídoglutamato-5-semialdeído cicliza cicliza espontâneamente formando uma base de Schiff espontâneamente formando uma base de Schiff interna, a interna, a 11-pirrolina-5-carboxilato-pirrolina-5-carboxilato..

O=C-CH2-CH2C-COO-

H NH3+

H

Glutamato-5-semialdeído

NCOO-

1-pirrolina-5-carboxilato

Page 20: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

11-pirrolina-5-carboxilato-pirrolina-5-carboxilato é reduzida a prolina é reduzida a prolina por meio da por meio da pirrolina-5-carboxilase-redutase pirrolina-5-carboxilase-redutase que que ainda não se sabe se necessita de NADPH ou ainda não se sabe se necessita de NADPH ou NADH.NADH.

O=C-CH2-CH2C-COO-

H NH3+

H

Glutamato-5-semialdeído

NCOO-

1-pirrolina-5-carboxilato

Page 21: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

SÍNTESE DA ORNITINASÍNTESE DA ORNITINA A transformação do glutamato em ornitina faz-se A transformação do glutamato em ornitina faz-se

intermediariamente, usando o equilíbrio do intermediariamente, usando o equilíbrio do glutamato-5-semialdeido com o glutamato-5-semialdeido com o 11-pirrolina-5--pirrolina-5-carboxilato. O carboxilato. O glutamato-5-semialdeídoglutamato-5-semialdeído é é transaminado por meio da transaminado por meio da ornitina-ornitina--amino--amino-transferasetransferase a a ornitinaornitina..

O=C-CH2-CH2C-COO-

H NH3+

H

Glutamato-5-semialdeído

Glutamato -cetoglutárico

NH3+

H

H3N+-C-CH2-CH2C-COO-

Ornitina

Page 22: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

SÍNTESE DA ARGININASÍNTESE DA ARGININA A A argininaarginina é obtida a partir da é obtida a partir da ornitinaornitina por por

intermédio das reacções do intermédio das reacções do Ciclo da UreiaCiclo da Ureia..

NH3+

H

H3N+-C-CH2-CH2C-COO-

Ornitina

Ciclo da Ureia

NH3+

H

N-C-CH2-CH2C-COO-

Arginina

H2N+-C

NH2

H

Page 23: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

D- D- FAMÍLIA DO PIRUVATOFAMÍLIA DO PIRUVATO A A AlaninaAlanina Valina, LeucinaValina, Leucina e e IsoleucinaIsoleucina são derivadas do são derivadas do

piruvato.piruvato. SÍNTESE DA VALINASÍNTESE DA VALINA A partir do A partir do piruvatopiruvato por acção a por acção a acetolactato-sintaseacetolactato-sintase

ligada ao TPP, forma-se um carbanião intermediário ligada ao TPP, forma-se um carbanião intermediário ((hidroxietil-TPPhidroxietil-TPP) estabilizado por ressonância.) estabilizado por ressonância.

H3C-C-COO-

O

TPP CO2

H3C-C-COO-TPP

OH

Hidroxietil-TPPPiruvato

Page 24: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

O O hidroxietil-TPPhidroxietil-TPP por acção de uma nova molécula de por acção de uma nova molécula de piruvato origina piruvato origina -acetolactato-acetolactato..

Por meio de três etapas sucessivas o Por meio de três etapas sucessivas o -acetolactato-acetolactato transforma-se em transforma-se em -cetoisovalerato-cetoisovalerato..

H3C-C-COO -

O

H3C-C-COO-TPP

OH

Hidroxietil-TPP

+ H3C-C-C-COO-

O

CH3

OH

+ TPP

Piruvato -cetolactato

H3C-C-C-COO-

O

CH3

OH

-cetolactato

3 etapasH3C-CH-C-COO -

CH3

O

-cetoisovalerato

Page 25: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

O O -acetolactato -acetolactato por acção dapor acção da glutamato-valina- glutamato-valina-amino-transferaseamino-transferase em presença de glutamato em presença de glutamato forma forma valinavalina..

H3C-CH-C-COO-CH3

O

-cetoisovalerato

Glutamato -cetoglutarato

H3C-CH-C-COO-CH3

NH3+

Valina

Page 26: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS SÍNTESE DA LEUCINASÍNTESE DA LEUCINA O O -cetoisovalerato-cetoisovalerato transforma-se por intermédio e três etapas transforma-se por intermédio e três etapas

sucessivas em sucessivas em -cetoisocaproato-cetoisocaproato..

O O -cetoisocaproato -cetoisocaproato por acção da por acção da glutamato-leucina-amino-glutamato-leucina-amino-transferasetransferase forma forma leucina. leucina.

H3C-CH-C-COO-CH3

O

-cetoisovalerato

3 etapasH3C-CH-CH2-C-COO-

CH3

O

cetoisocaproato

H3C-CH-CH2-C-COO-CH3

O

cetoisocaproato

Glutamato -cetoglutarato

H3C-CH-CH2-C-COO-CH3

NH3+

Leucina

Page 27: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

SÍNTESE DA ALANINASÍNTESE DA ALANINA A síntese da A síntese da alaninaalanina faz-se directamente do faz-se directamente do

piruvatopiruvato por intermédio do processo de por intermédio do processo de transaminação.transaminação.

H3C-C-COO-

O

Piruvato

Glutamato -cetoglutarato

H3C-C-COO-

NH3+

Aanina

Page 28: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

SÍNTESE DA ISOLEUCINASÍNTESE DA ISOLEUCINA A síntese da A síntese da isoleucinaisoleucina faz-se a partir do faz-se a partir do

hidroxietil-TPPhidroxietil-TPP em presença de a-cetobutirato em presença de a-cetobutirato para formar para formar -ceto--ceto--hidroxibutirato-hidroxibutirato..

H3C-C-COO-TPP

OH

Hidroxietil-TPP

CH3-CH2-C-COO-

O

CH3-C-C-COO-

O

CH2

OH

CH3

-ceto--hidroxibutirato

cetobutirato

Page 29: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

Por meio de três reacções o Por meio de três reacções o -ceto--ceto---hidroxibutiratohidroxibutirato transforma-se em transforma-se em -ceto--ceto---metilvaleratometilvalerato..

CH3-C-C-COO-

O

CH2

OH

CH3

-ceto--hidroxibutirato

CH3-C-C-COO-CH2

H

CH3

O

-ceto--metilvalerato

Page 30: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

Por intermédio de uma reacção de Por intermédio de uma reacção de aminotransferência em presença de uma aminotransferência em presença de uma amino-amino-transferasetransferase o o -ceto--ceto--metilvalerato-metilvalerato transforma- transforma-se em se em isoleucinaisoleucina. .

H3C-CH-C-COO-CH2

O

H3C-CH-CH-COO-CH2

NH3+

Glutamato -cetoglutarato

CH3 CH3

-ceto--metilvalerato Isoleucina

Page 31: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

C- C- FAMÍLIA DA SERINAFAMÍLIA DA SERINA A A SerinaSerina, a , a CisteínaCisteína e a e a GlicinaGlicina são derivados do são derivados do

3-fosfoglicerato3-fosfoglicerato.. O 3-fosfoglicerato é oxidado em presença de O 3-fosfoglicerato é oxidado em presença de

NADNAD++ a 3-fosfo-hidroxipiruvato a 3-fosfo-hidroxipiruvato

COO-

H-C-OH

CH2-OPO3-

NAD+ NADH COO-

H-C=O

CH2-OPO3-

3-fosfoglicerato 3-fosfohidroxipiruvato

Page 32: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

O O 3-fosfohidroxipiruvato3-fosfohidroxipiruvato é transaminado a é transaminado a 3-3-fosfoserinafosfoserina em presença do em presença do glutamatoglutamato..

COO-

H-C=O

CH2-OPO3-

3-fosfohidroxipiruvato

Glutamato -cetoglutarato

COO-

H-C-NH3+

CH2-OPO3-

3-fosfosserina

Page 33: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

A A fosfosserinafosfosserina é hidrolisada a é hidrolisada a serinaserina com com libertação de fosfato.libertação de fosfato.

COO-

H-C-NH3+

CH2-OPO3-

3-fosfosserina

H2O Pi COO-

H-C-NH3+

CH2-OH

Serina

Page 34: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

A serina é usada na síntese da glicina por duas A serina é usada na síntese da glicina por duas viasvias

1º Conversão directa da serina em glicina por 1º Conversão directa da serina em glicina por meio da serina-hidroximetil-transferase na meio da serina-hidroximetil-transferase na presença de THF presença de THF

N5,N10-Metileno-THFTHFCOO-

H-C-NH3+

CH2-OH

Serina

COO-

H-C-NH3+

H

Glicina

Page 35: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

2º Condensação do N2º Condensação do N55,N,N1010-metileno-THF formada no 1º -metileno-THF formada no 1º processo com COprocesso com CO22 e NH e NH44

++ pela pela glicina-sintase em glicina-sintase em

presença de NADH+Hpresença de NADH+H++.. Os dois processos anteriores são as reacções inversa Os dois processos anteriores são as reacções inversa

do catabolismo da serina e glicina para formar piruvato.do catabolismo da serina e glicina para formar piruvato.

NH4 + + CO2

NAD+

N5,N10-Metileno-THF THF

NADH + H+

COO-

H-C-NH3+

H

Glicina

Page 36: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS E- E- FAMÍLIA DOS FAMÍLIA DOS

AROMÁTICOSAROMÁTICOS A A fenilalaninafenilalanina, , tirosinatirosina e e

triptofanotriptofano derivam do derivam do fosfoenolpiruvatofosfoenolpiruvato e da e da eritrose-4-fosfatoeritrose-4-fosfato..

SÍNTESE DA TIROSINA E SÍNTESE DA TIROSINA E FENILALANINAFENILALANINA

O fosfoenolpiruvato (PEP) O fosfoenolpiruvato (PEP) em presença da eritrose-em presença da eritrose-4-fosfato (via das 4-fosfato (via das pentoses) sofre uma pentoses) sofre uma condensação por acção condensação por acção da da 2-ceto-3-desóxi-D-2-ceto-3-desóxi-D-arabinoheptulosonato-7-arabinoheptulosonato-7-fosfato-sintasefosfato-sintase, formando , formando 2-ceto-3-desóxiarabino-2-ceto-3-desóxiarabino-heptulosonato-7-fosfatoheptulosonato-7-fosfato..

C-COO-

CH2

O-PO32-

+

CO H

H-C-OH

H-C-OH

CH2-O-PO32-

Pi C-COO-

H-C-OH

H-C-OH

CH2-O-PO32-

CH2

C-HHO

PEP

Eritrose-4-fosfato 2-ceto-3-desóxi-arabinoheptulosonato-7-fosfato

O

Page 37: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

2-ceto-3-desóxiarabinoheptulosonato-7-2-ceto-3-desóxiarabinoheptulosonato-7-fosfatofosfato é sujeito a seis reacções e origina é sujeito a seis reacções e origina corismatocorismato que é o centro da síntese da que é o centro da síntese da fenilalanina, tirosina e triptofano.fenilalanina, tirosina e triptofano.

C-COO-

H-C-OH

H-C-OH

CH2-O-PO32-

CH2

C-HHO

2-ceto-3-desóxi-arabinoheptulosonato-7-fosfato

O

6 reacções

COO-

HHOO-C-COO-

H

CH2

Corismato

Page 38: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

O O corismatocorismato por acção da por acção da corismato-mutasecorismato-mutase origina origina prefenatoprefenato..

COO-

HHOO-C-COO-

H

CH2

Corismato

2 reacções

HO H

C-COO--OOC CH2-

O

Prefenato

Page 39: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

O O prefenatoprefenato por meio de duas reacções independentes transforma- por meio de duas reacções independentes transforma-se em se em fenilalaninafenilalanina e e tirosinatirosina. Os mamíferos sintetizam tirosina por . Os mamíferos sintetizam tirosina por hidroxilação da fenilalanina mas muitos microrganismos sintetizam-hidroxilação da fenilalanina mas muitos microrganismos sintetizam-na a partir do prefenato.na a partir do prefenato.

HO H

C-COO--OOC CH2-

O

Prefenato

CH2-CH-COO-NH3

+

CH2-CH-COO-NH3

+

OH

2 reacções

2 reacções

Page 40: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

SÍNTESE DO TRIPTOFANOSÍNTESE DO TRIPTOFANO O O corismatocorismato por meio da por meio da antranilato-sintaseantranilato-sintase na na

presença de glutamina forma presença de glutamina forma antranilatoantranilato e e piruvato e glutamato .piruvato e glutamato .

COO-

HHOO-C-COO-

H

CH2

Corismato

Glutamina

Piruvato +Glutamato COO-

NH2

Antranilato

Page 41: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

O O antranilatoantranilato por meio de 3 reacções forma por meio de 3 reacções forma indol-indol-3-glicerolfosfato3-glicerolfosfato..

COO-

NH2

Antranilato

3 reacções

N

CH-CH-CH2-OPO32-

HIndol-3-glicerolfosfato

OH

OH

Page 42: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

O O indol-3-glicerolfosfatoindol-3-glicerolfosfato forma indol que é forma indol que é canalizado entre dois centros activos na enzima canalizado entre dois centros activos na enzima triptofano-sintasetriptofano-sintase. .

1ºA subunidade 1ºA subunidade (29kD) cliva o indol-3- (29kD) cliva o indol-3-glicerolfosfato em indol e gliceraldeído-3-fosfatoglicerolfosfato em indol e gliceraldeído-3-fosfato

N

H

Gliceraldeído-3-fosfato

N

CH-CH-CH2-OPO32-

HIndol-3-glicerolfosfato

OH

OH

Indol

Page 43: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

2º A subunidade 2º A subunidade une o indol à serina numa reacção une o indol à serina numa reacção dependente do PLP para formar triptofano.dependente do PLP para formar triptofano.

Os centros activos da triptofano-sintase da Os centros activos da triptofano-sintase da Salmonella Salmonella typhimuriumtyphimurium estão unidos por um túnel que permite a estão unidos por um túnel que permite a passagem do indol de uma sub-unidade para outra. Este passagem do indol de uma sub-unidade para outra. Este processo chama-se processo chama-se canalizaçãocanalização..

Serina H2O

N

HIndol

N

CH2-CH-COO-

H

NH3+

Page 44: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

F- FAMÍLIA DA HISTIDINAF- FAMÍLIA DA HISTIDINA Nesta família apenas existe a Nesta família apenas existe a histidinahistidina que que

deriva da ribose-5-fosfatoderiva da ribose-5-fosfato SÍNTESE DA HISTIDINASÍNTESE DA HISTIDINA Cinco dos seis átomos de carbono da histidina Cinco dos seis átomos de carbono da histidina

derivam do derivam do 5-fosforribosil-a-pirofosfato (PRPP5-fosforribosil-a-pirofosfato (PRPP), ), que é um fosfoglicido intermediário envolvido na que é um fosfoglicido intermediário envolvido na biossíntese da purina e pirimidina.biossíntese da purina e pirimidina.

O sexto átomo é originado de uma molécula de O sexto átomo é originado de uma molécula de ATP.ATP.

Page 45: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

O 5-Fosforribosil-O 5-Fosforribosil--pirofosfato sofre uma -pirofosfato sofre uma substituição nucleofílica pelo ATP com perda de substituição nucleofílica pelo ATP com perda de pirofosfato e formação do pirofosfato e formação do NN11-5´-fosforribosil ATP -5´-fosforribosil ATP por meio da enzimapor meio da enzima ATP-fosforribosil-transferase ATP-fosforribosil-transferase..

NN

NN

H2N

Ribose-P-P-P

C

C C

C

O

H

H

OH

H

OH

H

O-P-P

-2O3P-O-CH2

PPi

C

C C

C

O

H

H

OH

H

OH

O-P-P

-2O3P-O-CH2N

N

NN

HN

Ribose-P

5-fosforribosil-a-pirofosfato (PRPP)

N1-5´-fosforribosil ATP

Page 46: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

O O NN11-5´-fosforribosil ATP-5´-fosforribosil ATP sofre um conjunto de 3 sofre um conjunto de 3 reacções criando reacções criando NN11-5´-fosforribulosilformimino--5´-fosforribulosilformimino-5-aminoimidazol-4-carboxamida-ribonucleótido5-aminoimidazol-4-carboxamida-ribonucleótido..

C

C C

C

O

H

H

OH

H

OH

O-P-P

-2O3P-O-CH2N

N

NN

HN

Ribose-P

N1-5´-fosforribosil ATP

3 reacçõesHN

N

NN

H2N

Ribose-P

C

CH2

C=O

CH OH

C

CH2OPO32-

H OH

O

N1-5´-fosforribulosilformimino-

5-aminoimidazol-4-carboxamida-

ribonucleótido

Page 47: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

Esta reacção envolvendo o ATP é citada como Esta reacção envolvendo o ATP é citada como uma evidência de que a vida foi originalmente uma evidência de que a vida foi originalmente fundada a partir do RNA, pois a histidina é um fundada a partir do RNA, pois a histidina é um aminoácido constituinte de centros activos, onde aminoácido constituinte de centros activos, onde agem como nucleófilos ou catalisadores ácido-agem como nucleófilos ou catalisadores ácido-base em geral.base em geral.

Descobriu-se que nestas circuntâncias o RNA Descobriu-se que nestas circuntâncias o RNA tem propriedades catalíticas e que a via tem propriedades catalíticas e que a via metabólica de síntese da histidina é um fóssil de metabólica de síntese da histidina é um fóssil de transição para formas de vida mais eficientes transição para formas de vida mais eficientes baseadas nas proteínas.baseadas nas proteínas.

Page 48: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

NN11-5´-fosforribulosilformimino-5-aminoimidazol-4--5´-fosforribulosilformimino-5-aminoimidazol-4-carboxamida-ribonucleótido carboxamida-ribonucleótido sofre a acção da sofre a acção da glutamina-glutamina-amido-transferaseamido-transferase criando criando imidazol-glicerol-fosfato imidazol-glicerol-fosfato e e 5-5-aminoimidazol-4-aminoimidazol-4-

carboxamida-ribonucleótidocarboxamida-ribonucleótido..

CH OH

C

CH2OPO32-

H OH

NN Ribose-P

C NH2ONH2

HNN

NN

H2N

Ribose-P

C

CH2

C=O

CH OH

C

CH2OPO32-

H OH

O

N1-5´-fosforribulosilformimino-

5-aminoimidazol-4-carboxamida-

ribonucleótido

Glutamina Glutamato

+

N

N

H

5-aminoimidazol-4-carboxamida-ribonucleótido Imidazol-glicerol-fosfato

Page 49: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

O O imidazol-glicerol-fosfatoimidazol-glicerol-fosfato por intermédio de por intermédio de quatro reacções origina a quatro reacções origina a histidinahistidina..

CH OH

C

CH2OPO32-

H OH

N

N

H4 reacções

CH2

HC

COO-NH3+

N

N

H

Imidazol-glicerol-fosfato Histidina

Page 50: 3-Anabolismo de aminoácidos

BIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOSBIOSÍNTESE DE AMINOÁCIDOS

BibliografiaBibliografia Donald Voet, Judith G. Voet and Charlotte Donald Voet, Judith G. Voet and Charlotte

W. Pratt; fundamentos de Bioquímica, W. Pratt; fundamentos de Bioquímica, ArTmed, 2002ArTmed, 2002

Stryer e col., Biochemistry, Freeman, 2005Stryer e col., Biochemistry, Freeman, 2005