La obtención de alimento y, por tanto, nutrientes no ha sido tan sencilla como actualmente, por lo que a lo largo de la evolución los organismos han necesitado descubrir nuevas formas y rutas capaces de sacar el máximo partido a los alimentos ingeridos y sus nutrientes. Una de estas vías de máximo aprovechamiento es el reciclaje de los esqueletos carbonados de los aminoácidos, los cuales se obtienen durante la degradación de los mismos.
Podemos agrupar a las familias de aminoácidos en dos tipos, dependiendo del compuesto que se obtenga a través de su reciclado. De esta manera, tenemos los grupos glucogénicos (se utilizan en la síntesis de glucosa) y los grupos cetogénicos (se usan en la síntesis de cuerpos cetónicos). A su vez, estos dos grupos se pueden dividir en 5, dependiendo del producto de la degradación antes de su uso para cetogénesis o glucogénesis.
- Aminoácidos que se degradan hasta piruvato
Son seis los aminoácidos que se degradan hasta piruvato en este proceso: Alanina, cisteína, glicina, serina, treonina y triptófano. Gran parte de estas reacciones necesitan de cofactores, como el PLP y el THF, siendo el metabolito común de todas estas reacciones de degradación el propio piruvato.
- Aminoácidos que se degradan hasta Acetil-CoA
Son siete los aminoácidos que durante su degradación rinden Acetil-CoA: Fenilalanina, tirosina, leucina, isoleuciona, triptófano, alanina y lisina. La ruta de degradación comienza por el triptófano, rindiendo alanina y a partir de esta alanina se obtiene piruvato. A través de una serie de reacciones el triptófano rinde el alfa-ceto-adipato que también es producto de la degradación de la lisina.
A partir de este alfa-ceto-adipato común de la degradación de esta familia, se sintetiza Acetoacetil-CoA que, por la actividad de la beta-cetotiolasa rinde Acetil-CoA. Un aspecto interesante de la degradación de este grupo es que muchos de ellos son precursores de un grupo de moléculas con una gran variedad de funciones biológicas.
Por otro lado, la fenilalanina se degrada hasta tiroxina, que a su vez se degrada en fumarato (utilizado en el ciclo de Krebs) y Succinil-CoA, que también se produce por la degradación de la isoleucina. A partir de la tiroxina se pueden sintetizar diferentes metabolitos importantes como la dopamina, la epinefrina, la adrenalina y la melanina. Durante la degradación de estos aminoácidos se pierde carbono en forma de CO2 (parte del carbono se pierde y no se usa en los cuerpos cetónicos o síntesis de glucosa).
- Aminoácidos que se degradan hasta 2-oxoglutarato
Otra familia de 5 aminoácidos (prolina, glutamina, histidina, arginina y glutamato) rinde 2-oxoglutarato, los cuales sintetizan como intermediario común glutamato. El glutamato se puede sintetizar a partir de la glutamina, que también puede dar alfacetoglutarato o 2-oxoglutarato que cebará el ciclo de Krebs.
La ruta de la degradación de la prolina es más simple que la arginina o la histidina. Estos dos tienen 5 átomos de carbono y un sexto que se encuentra unido a los 5 restantes por un átomo de nitrógeno, lo que hace necesarias una serie de reacciones adicionales para su degradación.
- Aminoácidos que se degradan hasta Succinil-CoA
La metionina, treonina, valina e isoleucina se convierten en Succinil-CoA. El inicio de la ruta se da a partir de metionina, y a través de la cistationina sintasa y cistationina liasa (transulfuración) dará alfa-cetobutirato. Toda esta familia dará Succinil-CoA que entrará en el ciclo de Krebs. El metabolito común de esta familia es el Propionil-CoA.
- Aminoácidos que se degradan hasta oxalacetato
Únicamente la asparragina y el aspartato se degradan hasta oxalacetato. La asparragina se hidroliza por la asparraginasa, perdiendo uno de los dos átomos de hidrógeno dando lugar a asparato. Este asparato cede el grupo amino al alfa ceto-glutarato mediante ayuda de la PLP y la aspartato aminotransferasa dará lugar a oxalacetato. Este sustrato va directo a la gluconeogénesis.
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Artículo redactado por Pablo Rodríguez Ortíz, Graduado en Biología por la Universidad de Málaga.