Biossíntese dos aminoácidos - ppgcf

Universidade Federal do Amazonas
Faculdade de Ciências Farmacêuticas
Bioquímica Metabólica
Metabolismo e distúrbios
dos Aminoácidos
Patrícia Almeida
Emerson Silva Lima
Definição
Estruturas básicas das proteínas. Todas as proteínas do
organismo são continuamente submetidas ao catabolismo e a
ressíntese; assim os aminoácidos, por um lado são estruturas
de formação, e por outro lado são produtos de decomposição.
Pool de Aminoácidos
Proteínas
(14000g)
Proteólise (300-500g de proteína/dia)
Proteínas Alimentares
(70-100g/d)
Pool de aminoácidos (600-700g)
Biossíntese de aminoácidos
(30-40g de aa/dia)
C-Esqueleto
Carboidratos,
gorduras
Síntese protéica (300-500g de proteína/dia
CO2 + H2O
Purinas, pirimidinas, heme,
aminas e outros produtos
Catabolismo de aminoácidos
(120-130g de aa/dia)
NH3
Uréia (25-35g)
NH4+
Troca de Aminoácidos entre órgãos
Ocorre o
catabolismo dos
aminoácidos em
diversos órgãos
visando a
obtenção de
energia,
4
especialmente
durante o
período de
carência
1
2
3
alimentar.
Marks’ Basic Medical Biochemistry, 2004 - A clinical approach
Biossíntese dos aminoácidos
• Aminoácidos essenciais: alimentação e proteínas corpóreas.
• Aminoácidos não-essenciais:
De acordo com os metabólitos
usados podemos diferenciar 3 grupos:
1. Síntese a partir de produtos intermediários do ciclo do citrato ou da
glicólise. Ex: aspartato, glutamato, alanina, serina.
2. Transformação de aminoácidos não-essenciais: Ex: a partir da serina
forma-se a glicina, de ácido glutâmico forma-se glutamina, arginina e
prolina.
3. Transformação de aminoácidos essencias: Ex: fenilalanina fornece tirosina,
metionina fornece cisteína.
Degradação dos aminoácidos
O produto da
degradação dos
aminoácidos é o
NH4+. A reação
mais comum é a de
TRANSAMINAÇÃO.
Possui como
coenzima o
piridoxalfosfato.
Marks’ Basic Medical Biochemistry, 2004 - A clinical approach
Transaminação
Prof. Henning Ulrich
A alanina se torna piruvato pela transferência do grupo amino
Degradação dos aminoácidos
Importante:
Acoplamento da
reação de
TRANSAMINAÇÃO
com a
Glutamato
desidrogenase
DESAMINAÇÃO
OXIDATIVA do
glutamato.
Harper's Biochemistry 26th ed
Degradação do esqueleto carbono dos
aminoácidos
Principles of Biochemistry -Lehninger (4ed
2005)
Classificação dos Aminoácidos
• Glicogênios:
aminoácidos
originam
piruvato
ou
um
dos
intermediários do ciclo de Krebs.
•Cetogênicos: aminoácidos cuja catabolismo origina acetoacetato ou
um dos seus precursores, acetil CoA ou acetoacetil CoA. Exemplos:
Leucina e Lisina (exclusivamente cetogênicos)
•Glicocetogênicos: precursores da glicose e corpos cetônicos.
Ciclo da Uréia
NH3 em Uréia!
• Apolar;
• atóxica;
• de fácil difusão entre
membranas;
• excretada pelo rim com
elevada taxa de depuração.
http://okulilonguisa.blogspot.com/ com modificações
Defeitos metabólicos no
Ciclo da Uréia
Defeitos metabólicos no
Ciclo da Uréia
• Possuem sintomática bioquímica intimamente relacionada.
• Não há interrupção completa do ciclo da uréia (incompatível com a
vida).
• São defeitos parciais, assim, atividade da enzima é apenas limitada.
Defeitos metabólicos no
Ciclo da Uréia
• Defeitos graves do ciclo da uréia resultam em concentração
aumentada de glutamina no plasma sanguíneo.
Por que??
• Ingestão protéica normal: concentração de uréia normal (o fígado
compensa)
• Ingestão aumentada: hiperamoniemia
Defeitos metabólicos no
Ciclo da Uréia
•Quadro clínico:
- vômitos
- pouco ganho de peso
- sonolência
- convulsões
- hipertonia muscular
- hipercineses
- hiperamoniemia
- redução da excreção da uréia
•Tratamento: dieta hipoprotéica
As doenças
• Hiperamoniemia tipo I: defeito da carbamoilfosfato-sintase.
• Hiperamoniemia tipo II: defeito da ornitina-carbamoil transferase
• Citrulinemia: defeito da argininossuccinato-sintetase
• Acidemia Arginino succínica: defeito na argininossuccinato-liase
• Argininemia: defeito na arginase
Hiperamonemia tipo I
• Defeito: carbamoil fosfato sintetase
• Excesso de amônia.
• Criança nasce aparentemente normal, depois se torna
letárgica e tem dificuldade para mamar
• Edema cerebral devido ao excesso de amônia.
Hiperamonemia tipo II
• É a mais comum (deficiência ornitina-carbamoil transferase)
• Retardo mental (excesso de amônia)
• O gene da enzima está no cromossomo X paterno
Citrulinemia
• Defeito: argininossuccinatosintetase
•Incapacidade em condensar
citrulina com aspartato resulta
no acúmulo de citrulina no
sangue e sua excreção na
urina.
• Benigna
• Aumenta citrulina na urina,
no sangue e no LCR.
newbornscreening.info
Acidemia Arginino succínica:
• Defeito: arginossuccinato liase.
• Capacidade diminuída em clivar argininossuccinato para
formar arginina
• Aumenta amônia
• Sequelas e mortalidade elevadas.
Argininemia
•Defeito: arginase
• Rara, mas causa muitas anomalias no desenvolvimento e
função do SNC
• Anomalias de cabelo: cabelos finos e quebradiços
• Conseqüência: lisina, ornitina, cistina excretadas na urina
(bloqueio por competição)
Defeitos metabólicos dos
aminoácidos
Metabolismo de fenilalamina e tirosina
PKU
Tirosemia II
Tirosemia I
Tirosemia III
Alcaptonúria
Fenilcetonúria (PKU)
• Defeito: fenilalanina-hidroxilase que, por oxidação, transforma fenilalanina
em tirosina.
• Cofator tetraidrobiopterina: atividade normal
• Herança autossômica
• Baixa formação de tirosina: produção limitada de catecolaminas e melanina,
serotonina : distúrbios neurológicos.
• Somente 25% dos doentes alcançam a terceira década de vida sem
tratamento.
Fenilcetonúria (PKU)
Quadro clínico:
- baixo desenvolvimento mental;
- pigmentação ausente ou diminuída da
pele, cabelo e íris,
- desenvolve eritemas com a luz.
Tratamento:
- dieta pobre em fenilalanina (níveis
abaixo de 0,75 mmol/L).
http://biobio-pku.blogspot.com/
Tirosinemia tipo II (óculo-cutânea)
• Autossômica recessiva. Ausência ou
déficit de tirosina aminotransferase
• Aumento da concentração de tirosina e
sua excreção renal
• Aumento de 4-hidroxifenilpiruvato no
sangue e na urina e seus derivados
formados:
4-hidroxifenilactato
e
4-
hidroxifenilacetato. Como assim ??
http://www.hepcentro.com.br/tirosinemia.htm
Tirosinemia tipo II (óculo-cutânea)
Quadro clínico:
- malformação – microcefalia;
- alterações da córnea – eritemas;
- hiperceratose palmar e plantar;
- perturbações do desenvolvimento mental.
Tratamento:
- dieta pobre em aminoácidos aromáticos e de proteínas.
Alcaptonúria
• Defeito: falta da enzima ácido homogentísico dioxigenase
• Excreção de ácido homogentísico elevada na urina
• Herança autossômica recessiva
• Benigna – doença fica pior em idosos.
Alcaptonúria
Quadro clínico:
Ocronose ocular
• Ocronose: Acúmulo do ácido
em órgãos e tecidos.
• Conseqüência da ocronose:
Ocronose de
tendões da mão
alterações degenerativas e
inflamatórias
• Órgãos mais acometidos: Rins
(cálculos) e próstata
Ocronose
auricular
(surdez)
Tirosinemia tipo I (hepato-renal)
• É a mais grave. Envolve insuficiência hepática, disfunção
tubular renal, raquitismo e polineuropatia.
• Causada por deficiência de fumarilaacetoacetato hidrolase
• Autossômica recessiva
•Acúmulo de fumarilacetoacetato e maleilacetato
Extremamente tóxicos !!
Tirosinemia tipo I (hepato-renal)
•Quadro clínico: Se não detectada e tratada precocemente, os
sintomas costumam surgir logo nos primeiros meses de vida e
incluem:
- Déficit de crescimento;
- diarréia e vômitos;
- hepatoesplenomegalia;
- icterícia;
- insuficiência hepática.
http://biovidah.blogspot.com/2008/08/tirosinemia.html
Albinismo
• Inclui diversas anomalias genéticas
na formação de melanina
• Síntese de melanina: melanócitos.
•Síntese
do
pigmento:
enzima
fenoloxidase (cofator).
• No albinismo, os melanócitos estão
presentes, entretanto, não conseguem
produzir melanina
Rocha & Moreira, 2007.
Albinismo
Causas:
- Albinismo tirosinase-negativo: defeito na enzima tirosinase.
- Albinismo tirosinase-positivo: anomalia na proteína de
transporte.
Albinismo
Quadro clínico:
- Tipo óculo-cutâneo:
• herança autossômica recessiva (forma mais freqüente);
- Tipo albinismo ocular:
• herança recessiva ligada ao sexo: defeito bioquímico
desconhecido.
exposições prolongadas ao sol levam a ceratoses précancerosas e carcinomas
Metabolismo da metionina e cisteína
• A síntese de metionina não ocorre, uma vez que é um
aminoácido essencial.
• Cisteína é sintetizada por transferência do átomo de enxofre
derivado da metionina para o grupo hidroxila da serina.
• Metionina em excesso – energia!
• Cisteína – sulfito + piruvato – taurina e hipotaurina.
Metabolismo de metionina e cisteína
Metionina
Homocistinúria II
Homocistina
S-Adenosil-Metionina
Metionina sintase
Cof.: B12
Homocisteina
S-Adenosil-Homocisteina
Cistationina sintase
Homocistinúria I
Cof.: piridoxal fosfato
Cistationina
Alfacetobutirato + Cisteina
Homocistinúria I
• Defeito: enzima cistationina-sintetase.
• Atividade intensamente diminuída ou ausente no fígado e no
cérebro.
• Conseqüência: aumento de homocistina e metionina no
plasma sanguíneo, na urina e nos tecidos.
• Cistina no plasma também fica aumentada. Cistationina não
presente no cérebro.
Homocistinúria I
• Quadro clinico:
- doença freqüente;
- afetar todas as faixas etárias;
- alterações visuais;
- trombose arterial;
- perturbação mental;
- osteoporose geral.
Tratamento:
- dieta pobre em metionina e rica em cisteína.
Homocistinúria II
• Defeito enzimático: metionina sintase.
• Conseqüências bioquímicas:
- aumento de cistationina na urina e nos tecidos;
- diminuição da metionina.
• Quadro clínico:
- fraqueza muscular;
- perturbações no desenvolvimento mental.
Metabolismo da glicina
• Aminoácido não essencial importante para, além da síntese
protéica, purinas, porfirinas, creatina e outros metabólitos.
• A glicina é formada pelo 3-fosfatoglicerato, a partir da serina.
• Decomposição: via principal: piruvato. Segunda via: oxidação
em glioxilato.
• De glioxilato para oxalato pela glicolato desidrogenase.
Metabolismo da glicina
Serina-hidroximetiltransferase
Piruvato
Serina
Glicina
Glicina oxidase
Ácido
tetraidrofólico
Piridoxalfosfato
NH3
Glioxilato
Gliconato
desidrogenase
Oxalato
Hiperglicicemia
• Hiperglicicemia não cenótica: defeito bioquímico afeta a
descarboxilação e a desaminação de glicina com transferência
do fragmento C1 para o ácido tetrahidrofólico
• Doentes atingem a idade infantil ou jovem
Hiperglicicemia
•Perturbações no desenvolvimento mental
• Herança autossômica recessiva
• Tratamento: restrição dietética de glicina e serina por meio
de administração de benzoato de sódio
Hiperxalúria tipo I
• Defeito na enzima: hidroxi-oxoadipato-carboxilase
• Aumento de excreção de oxalato na urina. Deposição de
oxalato de cálcio sob a forma de cálculos nas vias urinárias, no
parênquima e em órgãos extra-renais.
• Conseqüências: Aumenta glioxilato, oxalato e glicolato
Hiperxalúria tipo I
• Quadro Clínico:
- cálculos renais recidivantes bilaterais;
- cólica, pielocistite, pielonefrite;
- insuficiência renal;
- deposição de cristais no miocardio: alteração do ritmo;
- deposições em cartilagens e articulações: dores articulares.
Hiperxalúria tipo I
• Tratamento:
- ingerir bastante água;
- manter o oxalato em solução:
acidificar
urina
e
administração de fostato;
- piridoxal para diminuir a
produção de oxalato.
Referências Bibliográficas
- CHAMPE, PC; HARVEY, RA. Bioquímica Ilustrada. Porto Alegre: Artes Médicas, 1996.
- DEVLIN, TM. Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas. São Paulo: Editora
Blucher, 2007.
- GROSS, KARLSON, GEROK. Patobioquimica. Rio de Janeiro- RJ. Guanabara Koogan.
1982.
- HARPER'S. Biochemistry 26th ed. McGraw-Hill Companies, 2003.
- LEHNINGER L. Princípios de Bioquímica. 4.Ed. São Paulo : Sarvier, 2005.
- SMITH, C; MARKS, AD. Bioquímica Médica Básica de Marks. Uma abordagem clínica.
2004.
Uma boa semana!