V našem organizmu máme celkem 20 aminokyselin, které pomáhají tvořit proteiny tělu vlastní. Z těchto aminokyselin je jich 9 tzv. esenciálních, což znamená, že je musíme přijímat v potravě. Jde v abecedním pořadí o histidin, isoleucin, leucin, lysin, methionin, fenylalanin, threonin, tryptofan a valin.
Dalších 11 aminokyselin dokáže náš organizmus syntetizovat, a proto je označujeme jako neesenciální. Patří sem v abecedním pořadí alanin, arginin, asparagin, aspartát, cystein, glutamát, glutamin, glycin, prolin, serin a tyrosin.
Z hlediska degradace aminokyselin to ovšem není až tak podstatné, protože degradovat musíme umět všechny zmíněné aminokyseliny.
Průběh degradace aminokyselin
Při degradaci aminokyselin je nutné zbavit je dusíku a dále degradovat jejich uhlíkový řetězec. Dusík se v aminokyselinách vyskytuje v podobě -NH2 skupiny. Při odstraňování dusíku se uplatňuje proces transaminace a deaminace.
Transaminace
Transaminace znamená, že enzym řadící se mezi transaminázy vezme z dané aminokyseliny -NH2 skupinu a přenese ji na jinou sloučeninu (výměnou za skupinu =O). Při degradaci aminokyselin jde typicky o alfa-ketoglutarát (který je mimo jiné součástí citrátového cyklu). Degradovaná aminokyselina ztratí skupinu -NH2, zatímco alfa-ketoglutarát tuto skupinu získá a změní se na aminokyselinu glutamát. Řekli byste si, že samotné přesouvání NH2- skupiny nemá smysl – jedna aminokyselina zmizí a nová se objeví – ale je tu jedno velké ALE. Glutamát je totiž jako jediná aminokyselina schopen podstoupit efektivní oxidativní deaminaci.
Důležitou úlohu v metabolismu amoniaku má aminokyselina glutamin, která ve své molekule obsahuje 2 NH2- skupiny. Vzniká z glutamátu a zajišťuje transport dusíku z tkání (např. z mozku) směrem do jater (a v menší míře do ledvin), kde je ukládán a případně dále zpracováván. V játrech (a v ledvinách) může být glutamin metabolizován zpět na glutamát a ten je následně deaminován.
Schéma - příklad transaminace vedoucí k odstranění dusíku z aminokyseliny (alanin) za vzniku nové sloučeniny (pyruvát), zatímco alfa-ketoglutarát se po přijetí dusíku mění na glutamát (který může být následně deaminován).
Deaminace
Oxidativní deaminace glutamátu znamená, že je z něj -NH2 skupina zcela odstraněna za vzniku amoniaku (NH3) a alfa-ketoglutarátu. Výhodou je, že při reakci nevzniká žádná volná aminokyselina, na druhou stranu je amoniak silně toxický, proto musí být detoxikován v močovinovém cyklu.
Schéma - funkce glutaminu v transportu dusíku do jater, kde může být následně utilizován v močovinovém cyklu
Degradace uhlíkového řetězce
Po ztrátě dusíku se uhlíková struktura aminokyselin dále metabolizuje a nakonec se změní v některou z energeticky využitelných sloučenin. U většiny aminokyselin vznikají některé meziprodukty citrátového cyklu nebo pyruvát a v rámci glukoneogeneze z nich může vzniknout glukóza. Tyto aminokyseliny označujeme jako glukogenní. Pouze dvě aminokyseliny (leucin a lysin) se metabolizují na ketolátky a jsou proto takzvaně ketogenní. A závěrem některé aminokyseliny mohou být jak glukogenní, tak ketogenní (fenylalanin, isoleucin, threonin, tryptofan a tyrosin).
Proč je to důležité?
Existují geneticky podmíněná vrozená onemocnění související s poruchou degradace některých aminokyselin. Důsledkem bývá hromadění určité sloučeniny v organizmu, které způsobuje klinické příznaky. Těchto poruch existuje více, na stránkách mám zpracovány alespoň tyto:
-
Fenylketonurie je zřejmě neznámějším takovým onemocněním. Jde o poruchu přeměny fenylalaninu na tyrosin a to vede k hromadění fenylalaninu v organizmu. Více si můžete přečíst v příslušném textu.
-
Alkaptonurie je porucha metabolismu fenylalaninu a tyrosinu, při které se hromadí jeden z meziproduktů jejich degradace známý jako kyselina homogentisová (homogentisát). Typickým projevem je ztmavnutí moči při kontaktu se vzduchem. Více najdete v příslušném textu.
-
Homocystinurie vzniká kvůli defektu degradace aminokyseliny methionin. Důsledkem poruchy je hromadění sloučeniny homocystein v organizmu. Více najdete v příslušném textu.
