ΒΙΟΣΥΝΘΕΣΗ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ Ι ΓΕΡΑΣΙΜΟΣ ΣΙΑΣΟΣ MD, MSc, PhD ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ

 Τα περισσότερα βακτήρια και φυτά μπορούν να συνθέσουν και τα 20 αμινοξέα  Τα θηλαστικά μπορούν να συνθέσουν τα μισά (« μη απαραίτητα αμινοξέα ») (« απαραίτητα αμινοξέα »)  Τα υπόλοιπα πρέπει να τα λαμβάνουν με τη δίαιτα (« απαραίτητα αμινοξέα »)

 ΔΟΜΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ ΠΡΩΤΕΙΝΩΝ  ΠΗΓΗ ΑΖΩΤΟΥ ΓΙΑ ΤΟ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟ ΝΟΥΚΛΕΟΤΙΔΙΩΝ  ΠΗΓΗ ΑΖΩΤΟΥ ΓΙΑ ΝΕΥΡΟΔΙΑΒΙΒΑΣΤΕΣ : ΚΑΤΕΧΟΛΑΜΙΝΕΣ, ΣΕΡΟΤΟΝΙΝΗ,ACH, GABA, κτλ.  ΝΕΥΡΟΔΙΑΒΙΒΑΣΤΕΣ ( γλυκίνη, γλουταμικό, ασπαρτικό )  ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΑΙΜΗΣ ( πορφυρίνες )  ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΜΟΝΟΞΕΙΔΙΟΥ ΑΖΩΤΟΥ Η ΒΙΟΣΥΝΘΕΣΗ ΤΩΝ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ ΓΙΝΕΤΑΙ ΣΤΟ ΗΠΑΡ ΓΙΑ ΤΑ 11 ΜΗ - ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΑ ΑΜΙΝΟΞΕΑ ΤΑ ΥΠΟΛΟΙΠΑ ΠΡΟΣΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ ΜΕ ΤΗΝ ΤΡΟΦΗ

Εισαγωγή

ΤΑ ΦΥΤΑ ΚΑΙ ΤΑ ΒΑΚΤΗΡΙΑ ΣΥΝΘΕΤΟΥΝ ΚΑΙ ΤΑ 20 ΚΟΙΝΑ ΑΜΙΝΟΞΕΑ. ΤΑ ΘΗΛΑΣΤΙΚΑ ΖΩΑ ΣΥΝΘΕΤΟΥΝ ΠΕΡΙΠΟΥ ΤΑ ΜΙΣΑ (Μη απαραίτητα αμινοξέα) ΤΑ ΥΠΟΛΟΙΠΑ ΑΜΙΝΟΞΕΑ ΤΩΝ ΘΗΛΑΣΤΙΚΩΝ ΠΡΟΣΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ ΑΠΌ ΤΙΣ ΤΡΟΦΕΣ (απαραίτητα αμινοξέα)

 Όλα τα αμινοξέα προέρχονται από ενδιάμεσα της γλυκόλυσης, του κύκλου του κιτρικού οξέος ή της οδού των φωσφορικών πεντοζών  Το άζωτο εισέρχεται στις οδούς αυτούς μέσω του γλουταμικού και της γλουταμίνης

 ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΑΜΙΝΙΚΗΣ ΟΜΑΔΑΣ (- ΝΗ 2 ) 1) ΚΑΘΗΛΩΣΗ ΑΖΩΤΟΥ ( αναγωγή Ν 2 σε ΝΗ 3 στα βακτήρια ) 1) ΚΑΘΗΛΩΣΗ ΑΖΩΤΟΥ ( αναγωγή Ν 2 σε ΝΗ 3 στα βακτήρια ) 2) ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗ ΤΟΥ ΝΗ 4 + ΣΤΑ ΑΜΙΝΟΞΕΑ 2) ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗ ΤΟΥ ΝΗ 4 + ΣΤΑ ΑΜΙΝΟΞΕΑ ( καθοριστικός ρόλος του γλουταμινικού και της γλουταμίνης ) ( καθοριστικός ρόλος του γλουταμινικού και της γλουταμίνης ) Το γλουταμικό και η γλουταμίνη είναι δότες αμινο - ομάδων Το γλουταμικό και η γλουταμίνη είναι δότες αμινο - ομάδων 3) ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΣΤΕΡΕΟΧΗΜΕΙΑΣ ΤΩΝ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ 3) ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΣΤΕΡΕΟΧΗΜΕΙΑΣ ΤΩΝ ΑΜΙΝΟΞΕΩΝ  ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΙΚΟΥ ΣΚΕΛΕΤΟΥ 1) ΑΠΟ ΤΟΝ ΚΥΚΛΟ ΤΟΥ ΚΙΤΡΙΚΟΥ ΟΞΕΟΣ 1) ΑΠΟ ΤΟΝ ΚΥΚΛΟ ΤΟΥ ΚΙΤΡΙΚΟΥ ΟΞΕΟΣ 2) ΑΠΟ ΕΝΔΙΑΜΕΣΑ ΤΗΣ ΓΛΥΚΟΛΥΣΗΣ 2) ΑΠΟ ΕΝΔΙΑΜΕΣΑ ΤΗΣ ΓΛΥΚΟΛΥΣΗΣ 3) ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΟΡΕΙΑ ΤΩΝ ΦΩΣΦΟΡΙΚΩΝ ΠΕΝΤΟΖΩΝ 3) ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΟΡΕΙΑ ΤΩΝ ΦΩΣΦΟΡΙΚΩΝ ΠΕΝΤΟΖΩΝ

 Η προλίνη και η αργινίνη παράγονται από το α - κετογλουταρικό μέσω του γλουταμικού  Η προλίνη είναι ένα κυκλοποιημένο παράγωγο του γλουταμικού  Η αργινίνη συντίθεται από το γλουταμικό μέσω της ορνιθίνης και του κύκλου της ουρίας

 Αρχικά το 3- φωσφογλυκερικό οξειδώνεται από μια δευδρογονάση  Ακολουθεί τρανσαμίνωση από το γλουταμικό και υδρόλυση για σχηματισμό σερίνης  Η γλυκίνη (2 άτομα C) παράγεται από την σερίνη (3 άτομα C) με αφαίρεση ενός ατόμου άνθρακα από την υδροξυμεθυλοτρανσφεράση της σερίνης

ΘΗΛΑΣΤΙΚΑ

ΑΜΙΔΙΝΟΤΡΑΝΣΦΕΡΑΣΗ ΜΕΘΥΛΟΤΡΑΝΣΦΕΡΑΣΗ ΚΙΝΑΣΗ ΚΡΕΑΤΙΝΗΣ

ΑΜΙΔΙΩΣΗ

 Οι αρωματικοί δακτύλιοι δεν είναι διαθέσιμοι στο περιβάλλον, μολονότι ο δακτύλιος του βενζολίου είναι πολύ σταθερός  Η τυροσίνη θεωρείται ως υπό όρους απαραίτητο ή μη απαραίτητο αμινοξύ καθώς μπορεί να συντεθεί από το απαραίτητο αμινοξύ φαινυλαλανίνη  Πραγματοποιείται δακτυλιοειδής σύγκλειση μιας αλειφατικής πρόδρομης ένωσης την οποία ακολουθεί η σταδιακή προσθήκη διπλών δεσμών

 Αρχικά από το φωσφοενολοπυροσταφυλικό και την 4- φωσφορική ερυθρόζη παράγεται το σικιμικό  Το σικιμικό μετατρέπεται σε χορισμικό με προσθήκη επιπλέον τριών ατόμων C από άλλο ένα μόριο φωσφοενολοπυροσταφυλικόυ  Το χορισμικό οδηγεί στην παραγωγή είτε τρυπτοφάνης είτε φαινυλαλανίνης και τυροσίνης

 Αρχικά το χορισμικό μετατρέπεται σε αθρανιλικό  Το αθρανιλικό συμπυκώνεται με πυροφωσφορική φωσφοριβόζη (PRPP)  Η τελική αντίδραση καταλύεται από τη συνθάση της τρυπτοφάνης

Γεύση κανέλλας Φαινυλαλανινη Τυροσίνη Ταννίνες Αλκαλοειδή Κινναμικό Μοσχοκάρυδο Γαρύφαλλο Βανίλια Πιπέρι καγιέν κ.ά

 Η ιστιδίνη προέρχεται από τρεις πρόδρομες ενώσεις  Η PRPP συνεισφέρει 5 άτομα C  Ο δακτύλιος του ATP ένα άτομο αζώτου και ένα άτομο C  Η γλουταμίνη το δεύτερο άτομο αζώτου του δακτυλίου  1 ο βήμα : Συμπύκνωση ATP και PRPP

Αλλοστερική ρύθμιση :  ανάδρομη αναστολή της πρώτης αντίδρασης από το τελικό προϊόν της οδού  συνήθως η πρώτη αντίδραση δεν είναι αντιστρεπτή και καταλύεται από ένα αλλοστερικό ένζυμο  πχ σύνθεση ισολευκίνης από θρεονίνη

Συνδιασμένη αναστολή :  σύνολο αλλοστερικών ελέγχων σε ένα ένζυμο από πολλαπλά προϊόντα που λειτουργούν ως αρνητικοί ανάδρομοι αναστολείς του ενζύμου  Οι συνολικές επιπτώσεις υπερβαίνουν το άθροισμα των επιπτώσεων του καθενός ξεχωριστά

Ενζυμική πολλαπλότητα :  Εμποδίζει ένα βιοσυνθετικό τελικό προϊόν να αναστέλλει κρίσιμα βήματα μιας οδού όταν χρειάζονται άλλα προϊόντα της ίδιας οδού Διαδοχική ανάδρομη αναστολή : Διαδοχική ανάδρομη αναστολή : πολλαπλή, επικαλυπτόμενη αρνητική ανάδρομη ρύθμιση

 Οι πορφυρίνες έχουν ιδαίτερη κλινική σημασία  Στους ευκαριώτες η γλυκίνη αντιδρά με ηλεκτρυλο -CoA αποδίδοντας α - αμινο - β - κετοαδιπικό το οποίο αποκαρβοξυλιώνεται προς δ - αμινολεβουλινικό

 8 μόρια δ - αμινολεβουλινικού θα σχηματίσουν την αίμη ( βασικό συστατικό της αιμοσφαιρίνης και των κυτοχρωμάτων )

ΟΥΡΟΠΟΡΦΥΡΙΝΟΓΟΝΟ – Ι (κόκκινα ούρα-φθορισμός οδόντων) Οξύ κοιλ.άλγος Νευρολ.διαταραχές Πορφυρίες Ανεπάρκεια ενζύμων της βιοσυνθετικής οδού από τη γλυκίνη στις πορφυρίνες προκαλεί συσσώρευση ειδικών πρόδρομων ενώσεων των πορφυρινών στα ερυθροκύτταρα, τα σωματικά υγρά και το ήπαρ Πιο συχνή η οξεία διαλείπουσα πορφυρία

 Η αίμη που απελευθερώνεται από τα καταστραμμένα ερυθροκύτταρα του σπλήνα υποδομείται αποδίδοντας Fe και χολερυθρίνη  Ο Fe δεσμεύεται στη φερριτίνη  Διαταραχή της ηπατικής λειτουργίας και αναστολή στην έκκριση της χολής προκαλεί διαρροή της χολής από το ήπαρ στο αίμα : ίκτερος εκχυμώσεις Κιτρινο χρώμα ούρωνΚαφέ χρώμα κοπράνων

 Η τυροσίνη αποδίδει τις κατεχολαμίνες ντοπαμίνη, νορεπινεφρίνη και επινεφρίνη  Το GABA είναι ανασταλτικός νευροδιαβιβαστής  Η ισταμίνη είναι ισχυρή αγγειοδιασταλτική ουσία που εκλύεται στην αλλεργική αντίδραση Ανεπάρκεια ντοπαμίνης Νόσος Parkinson Ανεπάρκεια GABA ΕΠΙΛΗΨΙΑ

ΣΥΝΘΑΣΗ ΝΟ(ΔΙΜΕΡΕΣ+ΤΕΤΡΑΥΔΡΟΒΙΟΠΤΕΡΙΝΗ+FMN+FAD+ΑΙΜΗ) ΝΟ=ΑΣΤΑΘΕΣ.ΔΙΕΓΕΙΡΕΤΑΙ ΑΠΟ ΣΥΝΘΑΣΗ ΝΟ+ ΣΥΜΠΛΟΚΟ Ca-ΚΑΛΜΟΔΟΥΛΙΝΗΣ

Siasos G, Tousoulis D, Stefanadis C. Int J Cardiol Μεταβολική οδός οξειδίου του αζώτου

 Προκαλεί χαλάρωση των λείων μυϊκών κυττάρων  Μειώνει την απόπτωση των ενδοθηλιακών κυτάρων  Αναστέλλει τον πολλαπλασιασμό των λείων μυικών κυττάρων  Μειώνει την έκφραση των μορίων προσκόλλησης  Μειώνει την παραγωγή οξειδίων  Αναστέλλει την προσκόληση των λευκοκυττάρων  Αναστέλλει την συσσώρευση των αιμοπεταλίων  Μειώνει την απελευθέρωση της ενδοθηλίνης -1 Tousoulis D, Siasos G,.. Stefanadis C. Nature Reviews Cardiology 2007

ΠΟΛΥΑΜΙΝΕΣ-DNA ΑΠΟΚΑΡΒΟΞΥΛΑΣΗ adoMet ΑΠΟΚΑΡΒΟΞΥΛΑΣΗ ΟΡΝΙΘΙΝΗΣ ΠΡΟΠΥΛΑΜΙΝΟΤΡΑΝΣΦΕΡΑΣΗ Ι ΠΡΟΠΥΛΑΜΙΝΟΤΡΑΝΣΦΕΡΑΣΗ ΙΙ