Aminoácidos e proteínas Metabolismo

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1 Aminoácidos e proteínas Metabolismo Rota metabólica dos AA Origem dos AA circulantes; Dieta: classificação dos AA Transaminação Destino dos AA; Degradação 1

2 Stollet al (2006) Partição aminoácidos Biossíntese Degradação Síntese proteica 2

3 Partição aminoácidos Biossíntese Degradação Síntese proteica Disponibilidade AA AA AA AA Biodisponibilidade AA AA AA Exigência líquida 3

4 Métodos para estimar exigências Dose Resposta Fatorial Modelos crescimento 2. Métodos para estimar exigências Método fatorial Mantença Produção Exigências Nutricionais diárias (mg/dia) Consumo Exigências Nutricionais dieta(%) 8 4

5 Partição aminoácidos Custo para mantença e crescimento??? Partição aminoácidos Biossíntese Cadeia carbonos Degradação Síntese proteica 5

6 Proteína como fonte energia Renovação ou turnover das proteínas; Dieta rica em proteínas Durante o jejum prolongado ou diabetes melito, as proteínas corporaissão hidrolizadas. 6

7 Biossíntese Fig A degradação das proteínas endógenas e da dieta origina um conjunto de aminoácidos, precursores das proteínas endógenas e de todos os outros compostos nitrogenados. Os aminoácidos excedentes são degradados, restando as respectivas cadeias carbônicas e o grupo amino, que é convertido em uréia. Classificação dos AA 7

8 Classificação dos AA Biossíntese AA?? Grupo Amina Precursor metabólico 8

9 AA AA AA AA AA AA AA Famílias biossintéticasdos aminoácidos, agrupadas de acordo com o precursor metabólico Precursor metabólico α-cetoglutarato 3-Fosfoglicerato Oxaloacetato Piruvato Fosfoenolpiruvato e eritrose- 4-fosfato Ribosee-5-fosfato Aminoácido Glutamato, glutamina, prolinae arginina Serina, glicina e cisteína Aspartato, asparagina, metionina, treonina e lisina Alanina, valina, leucina e isoleucina Triptofano, fenilalanina e tirosina (*) Histidina Adaptado de Nelson e Cox (2011). 9

10 Partição aminoácidos Biossíntese Degradação Síntese proteica Degradação intracelular de proteínas Primeiro processo: Catepsinas - Proteínas de membranas - Proteínas extracelulares - Proteínas de meia-vida longa Segundo processo: Ubiquitina 10

11 Sanchez et al, (2012) Degradação intracelular de proteínas Primeiro processo: Catepsinas - Proteínas de membranas - Proteínas extracelulares - Proteínas de meia-vida longa Compostos Segundo processo: Ubiquitina Glutamato Uréia 11

12 1. Remoção do Grupo Amino Aminoácido + α-cetoglutarato α-cetoácido + Glutamato Transaminação: Enzimas transaminases Glutamato desidrogenase α-cetoácido: Cetogênicos ou Glicogênicos AA e reações especiais Fig Conversão do grupo amino dos aminoácidos em uréia: o grupo amino de 12 aminoácidos é coletado, por meio de transaminases, como glutamato. Do glutamato é convertido a NH 4 pela glutamato desidrogenase ou a aspartato; outros 7 aminoácidos originam NH 4 e glutamato por vias especiais. O esquema mostra o papel central do glutamato no caminho do nitrogênio dos aminoácidos até a uréia. T: transaminase; GD: glutamato desidrogenase. 12

13 Partição aminoácidos Glutamato Biossíntese Degradação Síntese proteica Glutamato N 13

14 Participação dos AA nas funções fisiológicas e metabólicas Reeds(1997, 2000) 14

15 Glutamato N Trp His Ile M+C P+T Val Thr Lis 15

16 Arg His Ile Val Trp Lys Thr Lys 16

17 Partição aminoácidos Compostos comuns Glutamato Biossíntese Degradação Síntese proteica 17

18 Partição aminoácidos Glutamato Compostos comuns Biossíntese Degradação Síntese proteica Degradação intracelular de proteínas Primeiro processo: Catepsinas - Proteínas de membranas - Proteínas extracelulares - Proteínas de meia-vida longa Compostos Segundo processo: Ubiquitina Glutamato Uréia 18

19 Glutamato Ureia/ac.urico/amonia Energia 1. Remoção do Grupo Amino Aminoácido + α-cetoglutarato α-cetoácido + Glutamato Enzimas transaminases 19

20 Destino glutamato Glutamato Transaminação Degradação Glutamato N 20

21 Glutamato X N X X X X X X 21

22 Relação ideal de AA Mantença Dep. proteina Leite Corpo Redução proteica com perfil adequado de aminoácidos e qualidade de carcaça (Canh, 1998) PB, % 16,5 14,5 12,5 EL, kcal/kg Aminoácidos digestíveis Ileal Lisina, % 0,71 0,71 0,71 Tre/ Lis 65% 65% 65% (Met + Cis) / Lis 65% 65% 65% Trp / Lis 23% 23% 23% Desempenho Consumo *, g/d Ganho de peso, g/d NS NS Carcaça Espessura de toucinho, mm Carne magra, % NS NS 0.75 * Alimentados 3 x requerimento de manutenção = 294 kj EL/kg PV 22

23 Efeito da redução proteica na emissão amônia no ar Mudanças relativas na emissão de amônia (controle=100) 100% 80% 60% 40% 20% Canh, 1998 (55-106kg) Canh, 1998 (55-106kg) Latimier, 1993 (31-102kg) Kay & Lee, 1996 (35-55kg) Kay & Lee, 1996 (65-90kg) 0% PB, % dieta Redução de 1% de PB acarreta a redução da emissão de amônia em 10-13% Efeito máximo : -60% Glutamato >> Aspartato ou Amônia Degradação de aminoácidos Fig A ação conjunta das transaminases (T) e da glutamato desidrogenase (GD) permite canalizaronitrogênio damaioriados aminoácidos paraaspartatoenh 4. 23

24 AA e reações especiais Fig Conversão do grupo amino dos aminoácidos em uréia: o grupo amino de 12 aminoácidos é coletado, por meio de transaminases, como glutamato. Do glutamato é convertido a NH 4 pela glutamato desidrogenase ou a aspartato; outros 7 aminoácidos originam NH 4 e glutamato por vias especiais. O esquema mostra o papel central do glutamato no caminho do nitrogênio dos aminoácidos até a uréia. T: transaminase; GD: glutamato desidrogenase. Desaminação: aminoácido perde seu grupo amino e os α-cetoácidos formados podem sofrer oxidação até CO2 e H2O Metabolismo do esqueleto de Carbono normalmente fornecem unidades de três a quatro átomos de carbonos que são convertidas a glicose. 24

25 25

26 Degradação de aminoácidos 1. Remoção do Grupo Amino Alanina+ α-cetoglutarato Piruvato+ Glutamato Alanina transaminase Transaminase glutâmico-pirúvica A quebra do glutamato por esta reação representa a desaminaçãooxidativaque requer NAD+ ou NADP+ Principal site de degradação 26

27 Transporte amômia Primeiro mecanismo Segundo mecanismo 27

28 Ciclo uréia Deficiência AA Fig Ciclo da uréia as enzimas envolvidas são: (1) carbamoil-fosfato sintetase, (2) ornitina transcarbamoilase, (3) argininossuccinato sintetase, (4) argininossuccinatoliase e(5) arginase. As duas primeiras enzimas são mitocondriais, e as restantes, citoplasmáticas. A migração de ornitina e citrulina entre estes compartimentosé mediadapor translocases específicas(indicadasnas setas tracejadas). Aenzima 1, a rigor, nãofaz parte docicloda uréia. 28

29 Ciclo uréia Importância NH4 Balanço eletrolítico Fig Esquema geral da síntese de uréia, mostrando o balanço energético do processo. A regeneração do aspartato a partir de fumarato formado no ciclo da uréia envolve a participação das seguintes enzimas citossólicas:(1) fumarase,(2) malato desidrogenase e(3) transaminase; forma-se um NADH que produz 3 ATP pela fosforilação oxidativa, reduzindo a energia consumida na síntese da uréia. 29

30 Ciclo uréia Amônia é tóxica - Encefalopatia - Altos níveis de amônia >> α-cetoglutarato>> glutamato>> Reduz ATP - Prejudica transmissão impulsos nervosos - Aumento neurotransmissor cérebro initório(gaba) Turnover proteico 20 a 25 %/ dia Orgão tem taxas diferenciadas - Idade - Estresse, doenças, nutrição, atividade fisica 30

31 Turnover proteico - Nomeclatura 1. Síntese: Conversão de AA em proteina por um aparato de síntese proteica no citoplasma; 2. Quebra: Proteolise de peptideos 3. Crescimento: Acumulo liquido de proteina. Taxa Síntese > Quebra 4. Turnover: Envolve síntese e quebra 5. Síntese e Quebra Fracional: Quantificação da síntese e quebra de proteína. Diferenças no organismo. Turnover proteico 31

32 Turnover proteico Mecanismos que controlam síntese e quebra são distintos Quebra tem sido ignorado: 10% redução Quebra aumenta 23% deposição Proteina Degradação proteíca Fatores determinantes: -Dieta -Programa alimentar -Genética 32

33 Resposta da DP ao aporte de energia Van Milgen et al, (2008) Sklan and Noy(2004) 33

34 Sklan and Noy(2004) Moehn et al. (2004) 34

35 Protein Deposition (kg/d) % of lysine requirement level (Lys:NE, g/mj) Lipid Deposition (kg/d) % of lysine requirement level (Lys:NE, g/mj) 35