Metabolismo de AminocidosDiscente: Pedro Vitor Schumacher1Metabolismo de AminocidosDegradao (Catabolismo)Biossntese (Anabolismo)Funo;

Oxidao;

Presena de grupo Amino.

Funo

Necessidade de nitrognio;

Essencialidade.

2Catabolismo de Aminocidos3Oxidao de aminocidosCaracterizao em animais:

Sntese e degradao de protenas celulares;

Dieta rica em protenas;

Jejum ou no diabete melito no controlado.

44Oxidao de aminocidosCaracterizao em vegetais:

Raramente oxidam aminocidos para obteno de energia;

Produo de metabolitos para outras vias biossintticas.

5Oxidao de aminocidosDivide-se em duas etapas:Desaminao:Retirada do grupo -amino. Usado na sntese de outros aminocidos;Transportados e/ou excretados.

Metabolismo do esqueleto de carbono:Intermedirios do TCA;Energia;Sntese de outros compostos.6Protenas IntracelularesProtenas da dietaAMINOCIDOSEsqueletos carbonados-CetocidosNH4+Carbamoil-fosfatoTCACO2 + H2O + ATPOxaloacetato GLICOSECAASCiclo da UreiaExcreoBiossntese de AA, nucleotdeos e aminas biolgicasAdaptado de Nelson & Cox, 201177Destinos metablicos dos grupos amino8

Nelson & Cox, 2011-CetoglutaratoL-GlutamatoL-Aminocido-Cetocido9Figura 2 TransaminaoCitosolLiberao do grupo aminoPara ser excretado, o grupo amino deve ser removido do glutamato;

O glutamato transportado do citosol para a mitocndria;

Desaminao oxidativa.10

11NAD(P)+NAD(P)H

H2ONH4+Figura 3 Desaminao oxidativaNelson & Cox, 2011MitocndriaGlutamato-desidrogenaseGlutamato-CetoglutaratoProduo de glutaminaDegradao de nucleotdeos geram amnia livre;

Converso da amnia em compostos no txicos para ser exportada;

A amnia livre combina-se com o glutamato para produzir glutamina.1213

Glutamina-sintetaseL-Glutamato-Glutamil-fosfatoNelson & Cox, 2011Figura 4a Transporte de amnia na forma de glutamina14

-Glutamil-fosfatoL-GlutaminaGlutamina-sintetaseFigura 4b Transporte de amnia na forma de glutaminaNelson & Cox, 201115

Figura 4c Transporte de amnia na forma de glutaminaL-GlutaminaGlutaminaseNH4+ UreiaL-GlutamatoNelson & Cox, 2011Produo de alaninaDegradao de aminocidos nos msculos;

Grupo amino coletado na forma de glutamato;

Converso de glutamato a glutamina;

Converso de glutamato a alanina. 1617Glutamato

++PiruvatoAlanina-CetoglutaratoAATFigura 5 Formao de alaninaAdaptado de Nelson & Cox, 201118GLUTAMATO-Cetoglutarato + L-AminocidoGlutaminaAlaninaNH4+BiossnteseUreiaFigura 6 Destinos dos grupos aminosExcreo de nitrognio e o ciclo da ureia19Excreo de nitrognioGrupos aminos no reutilizados so canalizados em um nico produto final;

O produto final depende do tipo de organismo;

Amoniotlicos;

Ureotlicos;

Uricotlicos.20Ciclo da ureiaO ciclo abrange dois compartimentos celulares;

H interao entre o ciclo da ureia e o ciclo do cido ctrico;

Necessidade da excreo do excedente de amnia nos tecidos.2122

BicarbonatoAnidrido carbnico-cido fosfricoFigura 7 Formao de Carbamoil-fosfatoAdaptado de Nelson & Cox, 2011

Anidrido carbnico-cido fosfricoCarbamato

CarbamatoCarbamoil-fosfatoCarbamoil-fosfato-sintetase IMatriz mitocondrial23

Figura 8 Formao de CitrulinaAdaptado de Nelson & Cox, 2011OrnitinaCarbamoil-fosfatoCitrulinaOrnitina-transcarbamoilaseMatriz mitocondrial24

Figura 9 Formao de Arginino-succinatoAdaptado de Nelson & Cox, 2011CitosolCitrulinaAspartatoArginino-succinatoArginino-succinato sintetase25

CitosolFigura 10 Formao de ArgininaAdaptado de Nelson & Cox, 2011Arginino-succinatoArgininaFumaratoArginino-succinase2526

Figura 11 Formao de UreiaAdaptado de Nelson & Cox, 2011CitosolArgininaOrnitinaUreiaArginase27

FumaratoMalatoArgininaUreiaOrnitinaCitosolOrnitinaCarbamoil-fosfatoCitrulinaCitrulinaMatriz mitocondrialAspartatoArginino-succinatoCircuito AAS do ciclo do cido ctricoAspartato-CetoglutaratoGlutamatoFumaratoMalatoFigura 12 Vnculos entre o Ciclo da ureia e o TCAAdaptado de Nelson & Cox, 2011Regulao do ciclo da ureiaA longo prazo:Regulao da velocidade de sntese das quatro enzimas do ciclo e da Carbamoil-fosfato-sintetase;

Ocorre devido a alteraes de demanda;

Animais em jejum e com dieta rica em protenas.

28Regulao do ciclo da ureiaA curto prazo:Regulao alostrica da Carbamoil-fosfato-sintetase;

ativada alostericamente pela N-acetil-glutamato sintetizado a partir de Acetil-CoA e glutamato;

A enzima N-acetil-glutamato-sintase portanto a reguladora do ciclo da ureia.

29Destinos metablicos dos esqueletos de carbono30Vias catabolicasOs esqueletos carbonados sofrem oxidao a compostos que podem entrar no ciclo do cido ctrico;

Esses aminocidos entram no ciclo do cido ctrico por meio de intermedirios.

31Vias catabolicasAminocidos cetognicos:So aqueles degradados a acetoacetil-CoA e/ou acetil-CoA;

Aminocidos glicognicos:So aqueles degradados a piruvato, -cetoglutarato, succinil-CoA, Fumarato e/ou oxaloacetato.

3233

IsocitratoCitratoFenilaninaLeucinaLisinaTriptofanoTirosinaAcetoacetil-CoAAcetil-CoAPiruvatoIsoleucinaLeucinaTreoninaTriptofanoOxaloacetatoMalatoFumaratoSuccinil-CoA-cetoglutaratoGlutamatoArgininaGlutaminaHistidinaProlinaIsoleucinaMetioninaTreoninaValinaFenilalaninaTirosinaAlaninaCistenaGlicinaSerinaTreoninaTriptofanoAsparaginaAspartatoTCAAdaptado de Nelson & Cox, 2011GlicognicosCetognicos34PIRUVATOAcetil-CoAOxaloacetatoTCAGliconeogneseAlaninaTriptofanoCistenaSerinaGlicinaAdaptado de Nelson & Cox, 2011Figura 14a Degradao at piruvatoTreoninaDegradao at piruvato35TriptofanoAlaninaCistenaFormato3CO2Acetoacetil-CoAPiruvatoSO42-TreoninaSerinaGlicinaAcetil-CoAFigura 14b Degradao at piruvatoAdaptado de Nelson & Cox, 201136Acetil-CoAAcetoacetil-CoATreoninaTriptofanoLisinaFenilalaninaTirosinaLeucinaIsoleucinaAdaptado de Nelson & Cox, 2011Figura 15a Degradao at Acetil-CoATCADegradao at acetil-CoA37Acetoacetil-CoAAcetil-CoAAcetoacetatoFenilalaninaTirosinaTriptofanoLisinaIsoleucinaLeucinaFumaratoCO23CO2FormatoAlanina2CO2CO2Propionil-CoAFigura 15b Degradao at Acetil-CoAAdaptado de Nelson & Cox, 2011Treoninaglicina38Figura 16a Degradao at -cetoglutarato Adaptado de Nelson & Cox, 2011-CetoglutaratoTCAProlinaHistidinaArgininaGlutaminaGlutamatoDegradao at -cetoglutarato 39-cetoglutaratoProlinaHistidinaArgininaGlutaminaGlutamatoFigura 16b Degradao at -cetoglutarato Adaptado de Nelson & Cox, 2011UreiaNH4-CetocidoAminocido40Figura 17a Degradao at Succinil-CoA Adaptado de Nelson & Cox, 2011Succinil-CoATCAMetioninaIsoleucinaTreoninaValinaDegradao at succinil-CoA41Figura 17b Degradao at Succinil-CoA Adaptado de Nelson & Cox, 2011ValinaTreoninaIsoleucinaMetioninaSuccinil-CoAPropionil-CoACO2CO22CO2CO2CO2Acetil-CoA42Figura 18a Degradao at Oxaloacetato Adaptado de Nelson & Cox, 2011OxaloacetatoTCAAsparaginaAspartatoDegradao at oxaloacetato43Figura 18b Degradao at Oxaloacetato Adaptado de Nelson & Cox, 2011OxaloacetatoAsparaginaAspartatoNH4BIOSSNTESE DE AMINOCIDOS44O nitrognioA maior parte do nitrognio da massa dos sistemas vivos constituinte de aminocidos;

A fonte mais importante de nitrognio o ar, que captado no solo por bactrias fixadoras de nitrognio;

Captao ocorre na forma de amnia que posteriormente oxidada a nitrato e nitrito.45Incorporao do nitrognioAo serem absorvidos, NH4+ e NO3- so incorporados na forma de glutamato e glutamina;

O glutamato fonte de grupos amino para a maioria dos aminocidos por meio de reaes de transaminao;

A glutamina fonte de grupos amino para uma ampla gama de processos biossnteticos.46Biossntese de aminocidosTodos os aminocidos so derivados de intermedirios da:Gliclise;Ciclo do cido ctrico;Via das pentoses fosfato.

De maneira geral as vias metablicas so agrupadas de acordo com seus precursores metablicos. 4748GlicoseGlicose-6-FosfatoRibose-5-fosfatoHistidina3-FosfogliceratoSerinaGlicinaCistenaEritrose-4-fosfatoFosfoenolpiruvatoPiruvatoTriptofanoFenilalaninaTirosinaAlaninaValinaLeucinaIsoleucinaFigura 19a Viso geral da biossntese de aminocidos Adaptado de Nelson & Cox, 201149PiruvatoFigura 19b Viso geral da biossntese de aminocidos Adaptado de Nelson & Cox, 2011-CetoglutaratoCitratoOxaloacetatoAspartatoGlutamatoAsparaginaMetioninaTreoninaLisinaGlutaminaProlinaArgininaDerivados do -cetoglutaratoO -cetoglutarato origina glutamato, glutamina, prolina e arginina:

50-CetoglutaratoGlutamatoProlinaArgininaGlutaminaFigura 20 Derivados do -cetoglutarato Adaptado de Nelson & Cox, 2011Biossntese de prolina

51GlutamatoProlina4 passosFigura 21 Biossntese de prolina Adaptado de www.genome.jp/keggBiossntese de arginina52

GlutamatoArgininaFigura 22 Biossntese de arginina 8 passosAdaptado de www.genome.jp/keggDerivados do OxaloacetatoO oxaloacetato precursor de cinco aminocidos: 53OxaloacetatoAspartatoAsparaginaMetioninaLisinaTreoninaAdaptado de Nelson & Cox, 2011Figura 23 Derivados do oxaloacetato Biossntese de aspartato54

GlutamatoOxaloacetatoAspartato-cetoglutaratoFigura 24 Biossntese de aspartato Aspartato-aminotransferaseAdaptado de www.genome.jp/kegg

Biossntese de asparagina55AsparaginaAspartato-amnia-ligaseAspartatoFigura 25 Biossntese de asparagina AmniaAdaptado de www.genome.jp/keggBiossntese de metionina56

OxaloacetatoHomoserinaMetionina4 passos4 passosFigura 26 Biossntese de metioninaAdaptado de www.genome.jp/keggBiossntese de lisina57

Adaptado de www.genome.jp/keggFigura 27 Biossntese de lisinaOxaloacetato-Semialdedo do aspartatoLisina3 passos7 passosBiossntese de Treonina58

Oxaloacetato-Semialdedo do aspartatoTreoninaFigura 28 Biossntese de treoninaAdaptado de www.genome.jp/kegg3 passos2 passosDerivados do piruvatoO piruvato precursor de quatro aminocidos:59PiruvatoAlaninaValinaLeucinaIsoleucinaFigura 29 Derivados do piruvato Adaptado de Nelson & Cox, 2011Biossntese de alanina60

GlutamatoPiruvato-cetoglutaratoAlaninaAlanina transaminaseFigura 30 Biossntese de alanina Adaptado de www.genome.jp/keggBiossntese de Valina61

+

CO2NADPH2NADP+Glutamato-cetoglutarato4 passosPiruvatoPiruvatoValinaFigura 31 Biossntese de valina Adaptado de www.genome.jp/keggBiossntese de isoleucina62

CO2NADPH2NADP+Glutamato-cetoglutarato4 passosFigura 32 Biossntese de isoleucina Adaptado de www.genome.jp/kegg

+Piruvato-cetobutiratoIsoleucina

Biossntese de leucina63Figura 33 Biossntese de leucina Adaptado de www.genome.jp/kegg

4 passos -CetovaleratoLeucinaDerivados do fosfoenolpiruvatoO fosfoenolpiruvato condensado a eritrose-4-fosfato, para os aminocidos fenilalanina, triptofano e tirosina serem formados:64Fosfoenolpiruvato+Eritrose-4-fosfatoFenilalaninaTirosinaTriptofanoFigura 34 Derivados do fosfoenolpiruvato Adaptado de Nelson & Cox, 2011A condensao entre fosfoenolpiruvato e eritrose-4-fosfato produz o corismato:65FosfoenolpiruvatoEritrose-4-fosfatoCorismato6 passosFigura 35 Formao de corismato Adaptado de www.genome.jp/kegg

+

2PiNADP+NADPH2PEPPiATPPiBiossntese de fenilalanina66

CorismatoCO2 + H2OGlutamato-CetoglutaratoFenilalaninaFigura 36 Biossntese de fenilalanina Adaptado de www.genome.jp/kegg3 passosBiossntese de tirosina67

CorismatoGlutamato-Cetoglutarato

NAD+NADH2 + CO2TirosinaFigura 37 Biossntese de tirosina Adaptado de www.genome.jp/kegg3 passosBiossntese de triptofano68

Corismato

GlutaminaGlutamato+PiruvatoPRPPPPiCO2SerinaGliceraldeido-3-fosfatoTriptofanoFigura 38 Biossntese de triptofano Adaptado de www.genome.jp/kegg5 passosDerivados do 3-fosfogliceratoO 3-fosfoglicerato o precursor da serina, da glicina e da cistena:693-fosfogliceratoSerinaGlicinaCistenaFigura 39 Derivados do 3-fosfoglicerato Adaptado de Nelson & Cox, 2011Biossntese de serina70

NAD+NADH2Glutamato-CetoglutaratoPi3-fosfoglicerato

Serina3 passosFigura 40 Biossntese de serina Adaptado de www.genome.jp/keggBiossntese de glicina71

Serina

Glicina-hidroximetiltransferaseGlicinaFigura 41 Biossntese de glicina Adaptado de www.genome.jp/keggBiossntese de cistena72

SerinaFigura 42 Biossntese de cistena

Acetil-CoACoA-SHS2- + H+CH3COO-Cistena2 passosAdaptado de Nelson & Cox, 2011Derivado da ribose-5-fosfatoA ribose-5-fosfato precursora da histidina:73Ribose-5-fosfatoHistidinaFigura 43 Derivado da ribose-5-fosfato Adaptado de Nelson & Cox, 2011A biossntese da histidina depende da formao do intermedirio PRPP:74Figura 44 Formao de PRPP

ATPAMPRibose-fosfato-pirofosfocinaseRibose-5-fosfatoPRPPAdaptado de Nelson & Cox, 2011Biossntese de histidina75Figura 45 Biossntese de histidina Adaptado de www.genome.jp/kegg

PRPP

ATP2PPiGlutamatoGlutaminaGlutamato-Cetoglutarato2NAD+ + H2O

2NADH + 2H+

Histidina7 passos75Regulao da biossnteseOcorre em sua maioria atravs da inibio por retroalimentao da primeira reao pelo produto final da via:76

Treonina-desidratase5 passosTreonina-cetobutiratoIsoleucinaFigura 46 Regulao por retroalimentao Adaptado de Nelson & Cox, 2011OBRIGADO!77