Resumo - Catabolismo de Aminoácidos

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{Catabolismo de
Aminoácidos}
Introdução 
O metabolismo de aminoácidos é muito dinâmico devido ao
alto turnover proteico (reciclagem proteica) e também
devido ao fato de que os aminoácidos são responsáveis
pela geração de 10 a 15% da energia metabólica Um
aspecto muito interessante do catabolismo de aminoácidos
é que ele pode acontecer nos dois principais estados
metabólicos: alimentado e jejum. Assim, os aminoácidos
constituem substratos multifuncionais no nosso
organismo, podendo gerar proteínas e gorduras para
armazenamento (no estado alimentado) e também
carboidratos e corpos cetônicos para atender às
necessidades imediatas (no estado de jejum).
Destino dos esqueletos carbônicos na via
de degradação dos aminoácidos
O fluxo ao longo das vias de degradação é bastante
variável, ele depende do equilíbrio entre as necessidades
para a síntese de proteínas e outros compostos
nitrogenados e da disponibilidade do aminoácido para gerar
moléculas energéticas. Assim como um mesmo precursor
gera diferentes aminoácidos pelas vias biossintéticas, os
vinte aminoácidos têm seu catabolismo convergente para
seis produtos principais. Alguns aminoácidos podem gerar
apenas gorduras ou corpos cetônicos (aminoácidos
cetogênicos), outros podem gerar intermediários do Ciclo
de Krebs (aminoácidos glicogênicos); e os de cadeia lateral
mais extensa são ambos. O primeiro passo na degradação
de aminoácidos é a transaminação. Esta reação visa à
remoção do grupamento -amino, responsável peloα
impedimento químico ao metabolismo da cadeia carbonada.
Essa reação é catalisada por enzimas transaminases ou
aminotransferases, dependentes do cofator piridoxal-
fosfato (vitamina B6). Quando determinado aminoácido é
substrato dessa reação, o grupamento amino é removido
e, para evitar a toxicidade da amônia, é conjugado ao alfa-
cetoglutarato, tendo como produto o glutamato e o
cetoácido correspondente ao aminoácido degradado. A
transaminação é importantes pois concentra no glutamato
grande parte do metabolismo de aminoácidos.
Aminoácidos que geram piruvato 
Seis aminoácidos podem ser convertidos parcial ou
totalmente em piruvato, sendo eles: que a alanina, a
cisteína, a glicina, a serina, a treonina e o triptofano. 
- Alanina: gera piruvato diretamente da reação de
transaminação.
- Triptofano: quando tem sua cadeia lateral clivada, produz
alanina e, portanto, piruvato. 
- Cisteína: através de duas etapas enzimáticas, uma inclui
a remoção do enxofre, e acaba gerando piruvato. 
- Serina: gera piruvato após a remoção da hidroxila e do
grupo -α amino.
- Glicina: pode ser degradada por três vias, sendo que
apenas uma delas gera piruvato (ela é convertida em
serina e, então, segue a via de degradação da serina até
piruvato). 
- Treonina gera piruvato através da conversão em glicina,
sendo que esta rota representa cerca de 10 a 30% do
catabolismo da treonina. A rota mais importante de
degradação da treonina gera o succinil-CoA. 
Na via de degradação que predomina nos animais, a glicina
sofre clivagem oxidativa, gerando outros produtos
Alternativamente pode ser substrato da enzima D-
aminoácido-oxidase, que é responsável pela degradação de
aminoácidos da série D, a qual não é a mais comum (todos
os aminoácidos que constituem as nossas proteínas são
da série L). 
Aminoácidos degradados a Acetil-CoA 
Sete aminoácidos podem produzir Acetil-CoA ou
acetoacetil-CoA (depois convertido em Acetil-CoA):
fenilalanina, isoleucina, leucina, lisina, tirosina, treonina e
triptofano Devido a cadeia lateral, as etapas finais das
vias de degradação de alguns destes aminoácidos são
similares às etapas finais da oxidação dos ácidos graxos.
Dentre os aminoácidos citados, dois merecem maior
atenção. Sendo o triptofano detentor da mais complexa
entre todas as vias de catabolismo de aminoácidos. Parte
da cadeia do triptofano produzirá acetil-CoA via
acetoacetil-CoA, outras partes serão precursores na
síntese de biomoléculas. Apesar de ter via menos
complexa, a degradação da fenilalanina é singular pois
defeitos genéticos nas enzimas desta via levam a doenças
genéticas. A fenilalanina e a tirosina são degradadas em
dois fragmentos, sendo que ambos podem acabar
ingressando no Ciclo de Krebs um pedaço da cadeia gera
acetoacetil-CoA e, então, acetil-CoA, e um outro
fragmento gera fumarato, intermediário do ciclo.
Aminoácidos convertidos em
intermediários do Ciclo de Krebs
A arginina, o glutamato, a glutamina, a histidina e a prolina
podem ser convertidos em alfa-cetoglutarato. 
A prolina possui uma cadeia lateral cíclica que é aberta
por oxidação de um dos carbonos e, posteriormente, gera
glutamato. A glutamina também doa seu grupamento
amino da cadeia lateral e gera glutamato. 
O glutamato pode sofrer desaminação oxidativa ou
transaminação e gerar alfa-cetoglutarato. A conversão
de arginina e histidina em glutamato é um pouco mais
complexa devido às suas estruturas químicas, entretanto,
com alguns passos enzimáticos a mais, estes aminoácidos
também convergem para formar alfa-cetoglutarato como
produto de degradação.
A isoleucina, a metionina, a treonina e a valina são
aminoácidos que geram succinil-CoA. Assim como ácidos
graxos de cadeia ímpar, a degradação destes aminoácidos
gera propionil-CoA, resultando em succinil-CoA. A
isoleucina gera ainda acetil-CoA, o propionil-CoA gerado é
convertido em succinil-CoA em uma reação dependente
de vitamina B12, a qual é presente apenas em alimentos
de origem animal. 
A cadeia carbonada da asparagina e do aspartato são
degradados no citosol a oxaloacetato. Em organismos
simples como bactérias, ela entra no ciclo de ácido cítrico
neste formato, entretanto, em organismos complexos é
convertido em malato no citosol e daí transportado para a
mitocôndria.
Produtos Finais do Catabolismo de
Aminoácidos
Os aminoácidos possuem cadeias carbonadas que podem
sofrer reações catabólicas e gerar produtos que
permitem a classificação deles em dois grandes grupos:
aminoácidos cetogênicos e glicogênicos, sendo que alguns
possuem cadeia carbonada capaz de gerar uma porção
cetogênica e uma porção glicogênica. O alfa-cetoglutarato,
o oxaloacetato, o succinil-CoA e o piruvato são formados
pela degradação dos aminoácidos glicogênicos. Todos são
capazes de ingressar na via da gliconeogênese e gerar
glicose para auxiliar na manutenção da glicemia. Em uma
situação de jejum, a proteína muscular é mobilizada pela
sinalização da adrenalina no músculo esquelético, que inicia
a degradação dos aminoácidos para geração de energia e
para exportação ao fígado, sendo os aminoácidos os
principais substratos na síntese de glicose pela via da
gliconeogênese. No caso do estado alimentado, ocorrendo
o excesso destes aminoácidos, se houver estoque de
glicogênio suficiente, o citrato gerado pelo ciclo do ácido
cítrico sai da mitocôndria e participa da síntese de ácidos
graxos no citosol. Os aminoácidos cetogênicos geram
estruturas químicas que resultam na produção de acetil-
CoA ou acetoacetato, ou seja, eles contribuem
diretamente para a geração de energia no Ciclo de Krebs
ou para a geração de corpos cetônicos, os quais são
substratos energéticos importantes que o fígado exporta
no momento de jejum prolongado. No estado alimentado,
esse excesso de acetil-CoA gera ácido graxos para
armazenamento na forma de triacilgliceróis, visto que não
há um sistema de armazenamento de aminoácidos para
fins de reserva metabólica no nosso organismo.
Aminoácidopatias
Erros inatos do metabolismo, são capazes de levar à
interrupção de vias metabólicas pela falta do
funcionamento adequado de enzimas que dariam
seguimento às reações. As aminoacidopatias são distúrbios
que impedem a transformação químicado aminoácido.
Por se tratar de um problema inato, a maior parte destas
doenças se manifesta muito cedo, podendo já dar sinais
nos primeiros dias de vida do indivíduo. É importante
ressaltar que, como há apenas um tipo de transportador
de aminoácidos na barreira hematoencefálica, se houver
acúmulo periférico de um único aminoácido por falha na
sua rota de degradação, haverá predominância
no transporte cerebral deste aminoácido abundante e
falta dos outros aminoácidos para funções básicas
cerebrais, como produção de neurotransmissores e
outros produtos nitrogenados; por esse motivo, falhas
nas vias de degradação de aminoácidos são tão graves em
termos de efeitos cerebrais.