Leucina, isoleucina y valina son oxidados como combustibles principalmente en músculo, tejido adiposo, riñón y cerebro. Estos tejidos extrahepáticos contienen unaaminotransferasa que no está presente en el hígado que produce los alfa-ceto ácidos correspondientes de estos aminoácidos. La deficiencia de esta enzima en la cual se acumulan los alfa-ceto ácidos correspondientes en la sangre y son excretados en la orina se denomina enfermedad de orina de jarabe de maple por el olor característico que se obtiene el la orina de estos enfermos. Al igual que la PKU puede ser controlada con la ingesta de estos aminoácidos.
La enzima defectuosa en es el complejo de la deshidrogenasa de alfa-ceto ácidos de cadenas laterales ramificadas, que cataliza la descarboxilación de los alfa-ceto ácidos liberando CO2 y el derivado acil-CoA correspondiente.
Las descarboxilaciiones son análogas a las catalizadas por la piruvato deshidrogenasa y la a-cetoglutarato deshidrogenasa.
La enzima es regulada por modificaciones covalentes en respuesta al contenido de aminoácidos de cadena lateral ramificada en la dieta. En ausencia de estos aminoácidos la enzima es fosforilada e inactivada por una proteína cinasa (semejante a lo que sucede en la piruvato deshidrogenasa), el caso contrario la desfosforila y activa.
La primera reacción en la ruptura de los aminoácidos es casi siempre la remoción de su grupo a-amino con el objeto de excretar el exceso de nitrógeno y degradar el esqueleto de carbono restante. La urea, es el producto principal de la excreción de nitrógeno en los mamíferos terrestres se sintetiza a partir de amonio y aspartato. Ambas substancias son derivadas principalmente del glutamato, el producto principal de las reacciones de desaminación.
Muchos de los aminoácidos son desaminados por transaminación. En este proceso, se transfiere el grupo amino a un a-ceto ácido para dar el a-ceto ácido del aminoácido original y un nuevo aminoácido; estas reacciones son catalizadas por aminotransferasas o transaminasas, El aceptor principal de grupos amino es el a-cetoglutarato que produce glutamato como nuevo aminoácido:
El grupo amino del glutamato es transferido al oxaloacetato en una segunda reacción de transaminación dando aspartato:
La transaminación no resulta en ninguna desaminación neta. La desaminación ocurre a través de la desaminación oxidativa del glutamato por la glutamato deshidrogensa que produce amonio. La reacción requiere de NAD+ o NADP+ y regenera a-cetoglutarato para transaminaciones adicionales:
El primer paso en la determinación de la estructura primaria de una proteína es identificar la cantidad de los aminoácidos que la constituyen. Para esto, se debe utilizar una muestra que contenga solamente a la proteína en cuestión, labor muy difícil si se toma en cuenta la inmensa cantidad de proteínas que hay en una sola célula. A la muestra que debe usarse para este análisis se le denomina pura.
Hidrólisis ácida.
El polipéptido a analizar es primeramente hidrolizado con un ácido fuerte a 110 °C por aproximadamente 24 h. Este tratamiento rompe los enlaces peptídicos y libera a los aminoácidos. A partir de este tratamiento, los aminoácidos con cadenas laterales básicas, se liberan como sus ácidos conjugados (aspartato y glutamato) y el triptofano se destruye casi completamente.
Cromatografía.
Los aminoácidos individuales obtenidos por la hidrólisis ácida de la proteína, se separan por medio de una cromatografía de intercambio catiónico. En este método la mezcla de aminoácidos es aplicada a una columna que contiene una resina a la cual está unido fuertemente un grupo cargado negativamente (si estuviese unido un grupo cargado positivamente, la cromatografía sería de intercambio aniónico). Cada tipo de aminoácido es liberado de la columna al eluir una solución de fuerza iónica y pH mayor a la anterior. A medida que el pH se incrementa, los aminoácidos pierden a sus protones ionizables primero de su grupo a-carboxilo, luego de las cadenas laterales y finalmente de los grupos amino, de tal manera que se transforman en moléculas neutras, luego a medida que adquieren carga negativa son liberados de la resina de la columna. Cada aminoácido emerge de la columna a un pH determinado:
mezcla de aminoácidos solución de fuerza iónica
aminoácidos unidos a la resina y pH controlado
resina G
aniónica A V L M
L M P F
cargas P F
negativas W S
T N
Aminoácidos liberados: GG
AA
V V
Figura: representación del funcionamiento de una resina cromatográfica de intercambio catiónico.
Análisis cuantitativo.
Los aminoácidos separados contenidos en el eluido de la columna son cuantificados al calentarlos en presencia de ninhidrina; este compuesto forma un complejo púrpura con la mayoría de los aminoácidos, el amoniaco y aminas (forma por el contrario un complejo amarillo con el grupo imida de la prolina). La cantidad de cada uno de los aminoácidos se determinaespectrofotométricamente al medir la cantidad de luz absorbida por el derivado de la ninhidrina. La absorbencia de cada uno de los derivados de aminoácido es capturada por una computadora. Cada pico analizado corresponde a un tipo de aminoácido; el área bajo la curva de cada uno de los picos obtenidos es directamente proporcional a la cantidad de derivado de aminoácido presente en la proteína original. Si se conoce el peso molecular de la proteína, se puede reportar la cantidad de cada uno de los tipos de aminoácido por mol de proteína; si no se sabe este valor entonces se reportará únicamente la relación. Este análisis comúnmente se realiza con un secuenciador de aminoácidos que es una máquina que puede hacer el procedimiento automáticamente.
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