Metabolismus aminokyselin Aminokyseliny (AMK) nejsou pouze stavební jednotkou proteinů syntetizovaných v ribozomech. AMK jsou důležité pro syntézu přenašečů nervového vzruchu (glutamát, aspartát, GABA, glycin, dopamin, acetylcholin). Pro syntézu hormonů (trijodtyronin, tyroxin, růstový hormon, adrenalin). dopamin trijodtyronin adrenalin Syntézu látek, regulují zánětlivou odpověď (histamin). kreatin-fosfát vznikající z argininu zase slouží jako zdroj rychlé energie pro svaly. Buňky živočichů umí syntetizovat pouze některé AMK (neesenciální) – Alanin, Aspartát, Asparagin, Glutamát, Serin. Jiné AMK jsou semiesenciální. Mohou být syntetizovány v živočišné buňce, ale vyžadují prekurzor, který si sami neumí vyrobit (často esenciální AMK), nebo jejich výroba je pro organismus nedostatečná (záleží i na věku) – např. Arginin, Cystein, Histidin, Cytosin. Jediným zdrojem esenciálních AMK jsou proteiny získané z potravy. Proteiny jsou v trávícím traktu štěpeny na krátké peptidy a volné AMK. Proteázy jsou enzymy, které katalyzují štěpení peptidické vazby. Peptidická vazba je štěpena hydrolýzou – tzn. že je k reakci nutná přítomnost molekuly vody. Neúčastní se pouze štěpení proteinů v průběhu trávení, ale také štěpí peptidy uvnitř buněk nebo jsou využívány jako obrana vůči patogenům. Existuje velké množství různých proteáz s rozdílnou specificitou (např. některé preferují oblasti hydrofobních AMK, některé zase preferenčně štěpí peptidickou vazbu z N nebo C konce peptidické vazby). Serinové proteázy – obsahují katalytickou triádu Ser, His, Asp (Tripsin, Chymotripsin, Elastáza). Cysteinové proteázy – obsahují katalytickou triádu Cys, His, Asp (papain – ananas, kiwi). Aspartátové proteázy – katalytické centrum se skládá ze dvou zbytků Asp (Pepsin, Cathepsin). Dále existují Threoninové, Glutamové proteázy. Speciální skupinou jsou metaloproteázy, které využívají v katalytickém centru atom kovu – Zn, Co. Proteázy jsou klasifikováne podle aminokyselinových zbytků, které se účastní štěpící reakce v katalytickém centru enzymu. Ústní dutina je první místo kde dochází ke štěpení proteinů. Proteázy pochází jak ze slin, tak jsou produkovány přítomnými bakteriemi. Volný glutamát (kyseliny glutamová) je detekován UMAMI chuťovými pohárky. V kyselém prostředí žaludku je aktivní jedna z hlavních proteáz – Pepsin. Pepsin preferenčně štěpí peptidickou vazbu mezi hydrofobními a aromatickými AMK – Fenylalaninem (Phe), Tryptofanem (Trp) a Tyrosinem (Tyr). Hlavní buňky žaludeční sliznice produkují neaktivní formu enzymu – zymogen. Pepsinogen je aktivován kyselinou chlorovodíkovou, která je produkována parentiálními buňkami. Kyselé prostředí vede k rozbalení proteinové struktury pepsinu a autolytickému štěpení (pepsin štěpí sám sebe). Z pepsinogenu je odštěpen krátký (44 AMK) pepdid a enzym je aktivován. Pepsin má nejvyšší aktivitu při pH okolo 2 (žaludeční prostředí). Inaktivuje se při pH 6.8 (prostředí dvanáctníku), ale zůstává pořád stabilní. To je problém při tzv. Gastroezofageální refluxu, který způsobuje zpětný tok žaludečních šťáv do jícnu. S ní se od jícnu dostává i pepsin, který je i při vyšším pH stabilní a může trávit buňky lemující stěnu jícnu. Rozmělněná a částečně natrávená potrava postupuje ze žaludku dále do dvanáctníku. Zde působí proteázy produkované slinivkou břišní s pH optimem okolo 8. Nejvýznamnější proteázou je Trypsin. Trypsin štěpí preferenčně za kyselými AMK (Asp, Glu) nebo Argininem (Asn). Produkován je ve slinivce ve formě inaktivního trypsinogenu. Ve dvanáctníku je ale aktivován další proteázou, enteropeptidázou. Ta je produkována buňkami dvanáctníku. Tripsinogen brání předčasné aktivaci enzymu a možného poškození buněk slinivky nebo vlastní autodegradaci. Navíc acinární buňky, které trypsin produkují obsahují tripsinový inhibitor, který případné aktivaci proteázy zabrání. Chymotrypsin Další proteáza produkována slinivkou. Ve dvanáctníku je štěpena trypsinem na dvě podjednotky, které jsou mezi sebou spojené sirným můstkem. Následně chymotrypsin autolýzou odštěpí dva krátké peptidické úseky. Výsledkem je aktivní protein skládající se ze tří podjednotek spojených sirnými můstky. Chymotrypsin preferenčně štěpí peptidickou vazbu hydrofobních AMK. Společně s dalšími proteázami (elastáza, karboxypeptidázy) jsou peptidy štěpeny na stále menší kousky. Na povrchu enterocytů se nachází transportéry pro krátké peptidy (2-6 AMK) a volné AMK. Transportéry se strukturně liší od dané AMK i pepdidů. Některé jsou specializované na kyselé, jiné na bazické nebo neutrální AMK. Jedním z mnoha mechanismů transportu AMK je kotransportér s Na+ nebo H+ ionty. Po navázání obou molekul – AMK a Na+ dochází ke změně konformace proteinu, který se otevře směrem do buňky. V enterocytech jsou krátké peptidy dále štěpeny dalšími peptidázami na volné AMK a trasportovány do krve. Hladina Na+/H+ je regulována antiportery, které ionty transportují ven do krve vůči iontům draslíku. Antiportér vyžaduje pro změnu své strukturní konformace hydrolýzu ATP. Degradace proteinů probíhá ve všech typech buněk. Díky tomu může buňka regulovat doby, ve které je protein aktivní a tím se přizpůsobovat okolnímu prostředí. Degradace proteinů také umožňuje efektivní odstranění poškozených a defektních proteinů. Dvě rozdílné dráhy regulují štěpení proteinů uvnitř buněk – lysozomální a cytozolická. Lysozom je membránou obalená organela obsahující velké množství proteáz. Je využíván pro degradaci extracelulárních proteinů (které se do buňky dostávají endocytózou). Také regulují množství proteinů v dalších membránových organelách. K tomu aby byli proteiny přijaty lysozomem, musí být přítomny nebo obaleny membránou. Splynutí membrán obsahující degradovatelné proteiny a lysozomu brání uniku proteáz do cytozolu. Membrána lysozomu obsahuje komplex ATP-ázy. Ten funguje obráceně k ATP syntáze a využívá hydrolýzy ATP k tomu, aby pumpovala protony dovnitř lysozomu. Kyselé prostředí (pH – 4,8) je důležité k aktivaci lysozomálních proteáz (katepsiny, endopeptidázy, kolagenázy). V cytosolu jsou degradovány rozpustné intracelulární a defektní proteiny. Oproti lysozomální proteolýzy je cytozolická závislá na energii z hydrolýzy ATP. Proteiny, které mají být degradovány jsou nejdříve označeny malými peptidy (76 AMK), ubiquitiny (Ub). Vazbu Ub na protein zajišťuje E1 ubiquitin aktivující enzym. Reakce vyžaduje ATP. V prvním kroku dochází k štěpení ATP na AMP a PPi. AMP se naváže na Ub. Teprve poté je aktivovaný Ub navázán na cysteinový zbytek enzymu E1 a AMP je z reakčního centra uvolněn. E2 Ubiquitin konjugující enzym katalyzuje přenos Ub z E1 do aktivního místa E2. E3 ubiquitin ligáza v posledním kroku reakce zprostředkuje peptidickou vazbu mezi C-terminálním glycinem peptidu Ub a lysinem cílového proteinu. Takto naznačený protein je cílem pro další vazbu Ub. Polyubiquitinový řetězec je značkou, že protein může být transportován do Proteazomu. Proteazom je proteinový komplex, který má tvar soudku. Nachází se v cytoplazmě a jádře buněk. Jeho úkolem je štěpit proteiny na peptidy o délce 2-20 AMK. Ty jsou pak štěpeny dalšími peptidázami na volné AMK. Proteazomu je válcovitý komplex obsahující jádro čtyř naskládaných kruhů tvořící centrální pór. Právě vnitřní kruhy vykazují proteázovou aktivitu. Dva vnější prstence, vytváří bránu, kterou se proteiny dostávají do proteazomu. Podjednotky Proteazomu jsou kontrolovány navázanými "čepicovými" strukturami. Ty obsahují domény, které rozpoznávají Ub (ty jsou umístěné na C konci degradovaného proteinu) a doménu, rozpoznávající proteinový N-konec. Proteazom poté cílový protein vsune do centrálního póru. Zde je využita hydrolýza ATP k částečnému rozbalení proteinu. Hydrofobní části proteinu jsou stabilizovány interakcí s hydrofobními AMK lemující vnitřní pór Proteazomu. Rozbalený protein se dostává do kontaktu s proteolytickými centry – kde je štěpen. Disulfidické můstky brání rozbalení proteinu a znesnadňují degradaci proteinu v proteazomu. AMK jsou pro buňku významným zdrojem energie, hlavně v případě kdy dojde k vyčerpání primárního zdroje energie - glukózy. Degradací AMK mohou vznikat látky, které jsou součástí glykolýzy nebo citrátového cyklu. Hlavním místem degradace AMK jsou játra! Metabolismus AMK Jeden z kroků degradace AMK je pro všechny AMK stejný. Je nutné, aby z jejich struktury byla odstraněna amino skupina (-NH2). Finálním produtem degradace je αketokyselina – která je využívána v energetickém metabolismu. α-aminoskupina je většinou přenášena enzymem aminotransferázou (transamináza) na α-ketoglutarát. V reakci pak vzniká specifická αketokyselina a glutámát. Kofaktor pevně vázaný k proteinu (prostetická skupina) nutný pro přenos aminoskupiny je pyridoxal-fosfát (PLP, vit. B6). Transaminace je následována regenerací glutamátu na α-ketoglutarátu z glutamátu. Reakce je katalyzována glutamát dehydrogenázou. – probíhá u většiny AMK Enzym přenáší v reakci na molekuly glutamátu protony a elektrony z kofaktoru. Glutamát dehydrogenáza umí využít jak NADH tak i NADPH. Deaminace probíhá ve dvou krocích. V prvním je glutamát redukována vazba mezi C-N elektrony kofaktorem NADH (NADPH). Vzniká tzv. Schiffova báze. Dvojná vazba je napadena molekulou vody a výsledkem je uvolnění amoniaku z molekuly. Reakce je za standardních podmínek posunuta více k substrátům. Aby proběhla, buňky musí odčerpávat jeden z jejich produktů – amoniak (NH3). Ten je v játrech vyvázán do molekuly močoviny, v ostatních buňkách navázána na nosič a transportována do jater. Glutamát dehydrogenáza se nachází v mitochondriích všech buněk. Její aktivita je allostericky regulována – inhibována ATP a GTP, naopak aktivována ADP a GDP. Pokud je buňka málo energeticky aktivní a produkuje málo ATP, spouští se a urychluje dráha degradace AMK a její využití pro energetický metabolismus. Naopak při vysoké koncentraci ATP je degradace AMK zpomalena. Glutamát patří mezi AMK, které nejsou transaminovány enzymem aminotransferázou. Další výjimkou jsou např. hydroxylované AMK – Serin a Threonin. Enzym serin/threonin dehydratáza katalyzuje přímé odštěpení amoniaku z jejich molekuly. Podobně jako u transamináz obsahují prostetickou skupinu Pyridoxyl-fosfát. V prvním kroku reakce dochází k dehydrataci (odštěpení molekuly vody). V molekule se vytváří dvojná vazba (ze serinu vzniká aminoakrylát). Nestabilní produkt je atakován další molekulou vody – dochází k uvolnění amoniaku a dalšího produktu, pyruvátu. Amoniak nevzniká pouze deaminací AMK, ale také deaminací dusíkatých bazí během jejich degradace. Částečně je amoniak využíván pro syntézu nových AMK a dusíkatých bazí. Zbytek se ale snaží z těla vyloučit. Amoniak je v roztoku cytozolu přítomen ve formě iontu NH4 +. Ale při zvýšené koncentraci dochází k jeho disociaci na amoniak, který je pro buňky toxický. Hlavním mechanismem utilizace amoniaku je jeho vazba do molekuly močoviny. Močovina je syntetizována v močovinovém cyklu. Ten probíhá částečně v mitochondriích a v cytosolu. Produkce močoviny je energeticky náročné (na 1 molekuly močoviny jsou využity 4 molekuly ATP). Cyklus začíná vazbou NH4 + a CO2 s fosfátem do karbamoylfosfátu pomocí Karbamoylfosfosyntázy I. Pro reakci jsou využity 2 molekuly ATP. V dalším kroku cyklu je karbamoylfosfát navázán na AMK ornitin enzymem Ornitin transkarbamoylázou. Produktem reakce je citrulín a volný fosfát. Citrulín je pak transportován ven z mitochondrií do katalytických center cytozolických enzymů. V cytozolu se citrulín váže na další AMK, aspartát. Enzym argininsukcynát syntáza pro reakci vyžaduje hydrolýzu ATP na AMP. AMP se během reakce váže na citrulín. Teprve potom dochází k vazbě k aspartátu. V reakci vzniká argininsukcynát. Močovinový cyklus touto reakcí spotřebovává třetí molekulu ATP. Poslední, čtvrtá molekula je využita pro regeneraci AMP na ADP. Argininsukcynát je v další fázi štěpen Argininsukcynát lyázou na 2 molekuly – fumarát a Arginin. Arginin je využíván Arginázou, která dalším štěpením vyprodukuje molekulu močoviny a ornitinu. Ornitin je pak transportován do mitochondrií, kde vstupuje do další obrátky močovinového cyklu. Důležitým regulačním krokem močovinového cyklu je první reakce katalyzována Karbamoylfosfosyntázou I. Enzym je allostericky aktivován N-acetylglutamátem. Ten vzniká z glutamátu a Acetyl-CoA. Enzym N-acetylglutamát syntáza je navíc aktivována AMK argininem a glutaminem. Degradace proteinů, doprovázená zvýšenou přítomnosti volných AMK vede ke zvýšené produkci N-acetylglutamátu a zvýšené aktivitě močovinového cyklu. Močovinový cyklus je lokalizovaný v jaterních buňkách. Ale i ostatní buňky lidského těla produkují amoniak. Například svaly využívají AMK jako zdroj energie při dlouhodobém cvičení. Ve svalech je amoniak vázán na pyruvát enzymem Alanin aminotransferázou (ALT). Vzniklý alanin je vypuštěn do krve a vychytáván játry. V játrech ALT katalyzuje zpětnou reakci a uvolněný amoniak je přenášen na α-ketoglutarát. Glutamát vzniklý aminací α-ketoglutarátu je transportován do mitochondrií. Pyruvát pak může být využit v glukoneogenezi a glukóza vrácena zpět do krevního oběhu. Další mechanismem detoxifikace amoniaku je jeho vazba na glutamát. Glutamin je podobně jako alanin transportován krví do ledvin, kde je Glutaminázou štěpen na glutamát a amoniak. Další amoniak se uvolní transaminací glutamátu. Ledviny NH4 + neodstraňují močovinovým cyklem, ale rovnou jej vylučují do moči (cca 5% amoniaku vzniklého v těle, močovinovým cyklem je utilizováno zbylých 95%). Degradační procesy AMK lze rozdělit podle toho, jaký je její výsledný produkt. Glukogenní AMK jsou prekurzory molekul, které lze využít pro syntézu glukózy (pyruvát a meziprodukty citrátového cyklu – oxalacetát, fumarát, 2-oxoglutarát a sukcynyl- CoA). Ketogenní AMK jsou prekurzory pro molekuly využitelné pro syntézu MK a ketolátek – Acetyl-CoA a acetoatetát. Třetí skupinou jsou smíšené AMK – jejich degradací vznikají 2 produkty: glukogení a ketogenní. Alanin Transaminace alaninu vede přímo ke vzniku pyruvátu. Reakci katalyzuje Alanin aminotransferáza. Obrácený mechanismus je navíc využíván pro jeho syntézu. AMK degradované na pyruvát. Serin Také je přímo enzymem Serin dehydratázou přeměněn na pyruvát. Oproti Alaninu, mechanismus jeho biosyntézy je odlišný vůči degradaci. Vstupní molekulou pro syntézu Serinu je 3-fosfoglycerát (která je také základem pro syntézu TAG). Fosfoglycerát dehydrogenáza katalyzuje oxidaci 3-fosfoglycerát na fosfohydroxyl pyruvát. V reakci je redukován kofaktor NAD+ na NADH/H+. Teprve v druhém kroku syntézy dochází k vazbě aminoskupiny (zdrojem je glutamát). Poté je z molekuly odštěpen fosfát enzymem Fosfoserin fosfatázou. Vzniká molekula serinu. Glycin Glycin je v degradační dráze přeměněn na serin. Reakce je katalyzována enzymem Serinhydroxymethyl transferázou. Kofaktorem a přenašečem methylenové skupiny je tetrahydrofolát (THF). Methylenová skupina pochází ze souběžné dráhy degradace glycinu. Ta je zprostředkována mitochondriálním komplexem Glycinsyntasy, která štěpí molekulu na NH3, CO2 a methylen-THF. Biosyntéza Glycinu probíhá obráceným mechanismem. Glycinsyntasa Serinhydroxymethyl transferáza Existuje i třetí katabolická (degradační) dráha ve které je glycin oxidován na glyoxalát. Mozek využívá tuto dráhu pro regulaci hladiny neurotransmiteru – glutamátu. Glyoxalát je transportován krví do jater, kde je oxidován Laktát dehydrogenázou na oxalát. Oxaláty tvoří soli s atomy kovů (např. Ca2+, Mg2+, Fe2+) a jsou vylučovány ven močí (krystaly oxalátu jsou primární příčina vzniku ledvinových kamenů). Threonin Patří mezi smíšené AMK – produktem jeho štěpení Treoninaldolázou je glycin a acetaldehyd. Glycin je degradován na pyruvát. Acetaldehyd je následně oxidován na acetát (Aldehyd dehydrogenázou s kofaktorem FAD). Acetát Thioláza přenese na CoA – druhým produktem reakce je Acetyl-CoA. Threonin je esenciální MK a není syntetizována v živočišných buňkách. Cystein SH skupina cysteinu je v prvních krocích oxidována enzymem cysteindioxygenázou až na cysteinsulfát. Teprve pak je odstraněna z molekuly aminoskupina transaminací. Vzniklý sulfopyruvát je velmi nestabilní a štěpí se na pyruvát a sulfit. Sulfit může být vyloučen močí nebo být aktivován vazbou ATP – vzniká adenosyl-5-fosfosulfát (APS). APS je kofaktor enzymů přenášející sulfátovou skupinu na sacharidy, lipidy a proteiny. Cystein je syntetizován degradační dráhou další sirné AMK, methioninu. Aspartát a Asparagin Aspartátu je Aspartázou odstraněna aminoskupina za vzniku aspartátu. Reakcí je přímo uvolněna molekula amoniaku. Druhá deaminace na α-uhlíku je přenesena na α-ketoglutarát transaminací. Výsledným produktem reakce je oxalacetát. AMK degradované na oxalacetát. Aspartát je z oxalacetátu syntetizován transaminací. Syntéza asparaginu je katalyzována Asparagin syntetázou, která přenáší aminoskupinu z glutamátu. Reakce vyžaduje hydrolýzu ATP. Glutamát, Glutamin Glutamát je důležitým substrátem transaminace nebo oxidativní deaminace. Glutamin je podobně jako asparagin nejprve deaminován Glutaminázou na glutamát a volný NH3. Biosyntéza glutaminu a glutamátu je obdobná degradačním reakcím. Na rozdíl od asparaginu není substrátem Glutaminsyntetázy glutamát, ale přímo amonné ionty. AMK degradované na 2-oxoglutarát. Histidin Degradace esenciální AMK histidinu začíná deaminací α-uhlíku s následnou hydratací imidazolového kruhu. Imidazol propionáza hydrolýzou imidazolového kruh štěpí za vzniku N-formiminglutamátu. Formimino skupina je pak odebrána kofaktorem THF. V reakci zůstává glutamát. Arginin Esenciální AMK Arginin je součást močovinového cyklu – kde je Arginázou štěpen na močovinu a ornitin. Ornitin podléhá transaminaci na delta-uhlíku a vzniká ketomolekula glutamát-5-semialdehyd. Semialdehyd je v přítomnosti molekuly vody enzymem glutamát-5semialdehyd dehydrogenázou oxidován na karboxylovou kyselinu – glutamát. Kofaktorem reakce je NAD+ který je redukován na NADH/H+. Prolin V prvním kroku degradace dochází k oxidaci pomocí O2 v katalytickém centru Prolinoxidázy. Oxidací v prolinovém heterocyklu vzniká dvojná vazba, která je napadena molekulou vody a hydrolyzována. Heterocyklus se rozbíjí a vzniká glutamát-5-semialdehyd. Biosyntéza prolinu a argininu je další z mechanismů, který je velmi podobný obrácené degradaci. Rozdílem je, že na startu je glutamát aktivován molekulou ATP. γ-Glutamyl kináza přenáší na glutamát fosfát za vzniku glutamát- 5-fosfátu. Semialdehyd dehydrogenáza z glutamát-5-fosfátu odštěpí fosfát a současně molekulu redukuje NADH na NAD+. Glutamát-5-semialdehyd je transaminován na ornitin a vstupuje do močovinového cyklu, kde se z něj v několika krocích stává arginin. Nebo může být dehydratován za vniku prolinového cyklu. Methionin Sirná AMK methionin je v degradaci v prvním kroku aktivována vazbou adenosylu na atom síry. Adenosyl pochází z postupné hydrolýzy ATP, ve které je prvně odštěpen PPi, a poté fosfát. Reakci katalyzuje Methionin adenosyl transferáza. AMK degradované na Sukcynyl-CoA Vzniklá molekula, Sadenosylmethionin (SAM) má unikátní vlastnost. Methylová skupina vázaná na kationt síry se velmi snadno z molekuly odštěpuje. Proto je využívána k přenosu methylové skupiny na jiné molekuly (thymin, proteiny, lipidy) katalyzované Methyltransferázami. Odštěpením methylu z SAM vzniká S-adenosylhomocystein. V dalším kroku je hydrolýzou odstraněna adenylová skupina – vytváří se adonosin a homocystein. V další fázi se homocystein váže na dalším AMK – serin pomocí enzymu Cystathionsyntázy. Následně je z cystathionu hydrolýzou odštěpen cystein (syntéza cysteinu) a α-ketobutyrát. Ten je oxidativní dekarboxylací navázán na CoA za vzniku propionyl-CoA. Propionyl-CoA podléhá degradaci podobně jakou u mastných kyselin s lichým počtem C. Produktem reakcí je sukcynyl-CoA. Valin a Isoleucin Esenciální rozvětvené AMK jsou prvně transaminovány (Transamináza rozvětvených AMK). Vzniklá oxo-kyselina je oxidačně dekarboxylována za současné vazby na CoA. Enzym katalyzující reakci dehydrogenázový komplex αketokyselin s větveným řetězcem. Komplex je umístěný na vnitřní mitochondriální membráně a obsahuje 5 kofaktorů (Thyamin pyrofosfát, FAD, NAD, lipoát a CoA). Poté jsou Dehydrogenázou (obsahující FAD kofaktor) ubrány 2 elektrony a protony za současného vzniku dvojné vazby mezi β a γ uhlíkem. β uhlík je chirálním centrem valinu a isoleucinu – je místem větvení molekuly. Další mechanismus je velmi podobný β-oxidaci MK. Dvojná vazba je napadena molekulou vody (hydratáza) za vzniku hydroxylové skupiny na γ-uhlíku. Poté je hydroxylová skupina oxidována další dehydrogenázou (tentokrát s kofaktorem NAD+) za vzniku druhé ketoskupiny. 2-methylacetoacetyl-CoA vznikající z Isoleucinu je štěpen βthiolázou na acetyl-CoA a propionyl-CoA (který je β-oxidací přeměněn na sukcynyl-CoA). Isoleucin je smíšená AMK. Valin má kratší řetězec – a je po hydroxylaci odštěpen z CoA. Volný hydroxyisobutyrát je dehydrogenázou oxidován na methylmalonát semialdehyd a další oxidační dekarboxylací navázán na CoA ve formě propionyl-CoA. Leucin Mechanismus reakce je podobný degradaci předešlým rozvětveným AMK. Leucin je prvně deaminován a navázán na CoA dehydrogenázovým komplexem a dehydrogenován za vzniku dvojné vazby. Methylkrotonyl-CoA je v dalším kroku karboxylován na methylglutakonyl-CoA. Dvojná vazba je teprve teď atakována vodou (hydratáza) za vzniku hydroxymethylglutaryl-CoA (HMG-CoA – stavební jednotka syntézy cholesterolu). HMG-CoA je následně lyázou štěpena na dva produkty – Acetyl-CoA a acetoacetát. Acetocetát patří mezi tzv. Ketolátky. AMK – na acetoacetát a Acetyl-CoA Ketolátky Ketolátky slouží jako alternativní zdroj energie při hladovění organismu (nebo patologických stavech jako diabetes). Přebytek Acetyl-CoA je přeměňován na molekuly ketolátek (acetoacetát, 3-hydroxybutyrát nebo aceton). Ketolátky jsou produkovány játry, které je místo glukózy vypouštějí do krve jako náhražku za glukózu. Meziproduktem vzniku ketolátek je HMG-CoA (3hydroxy-3-methylglutaryl-koenzym A), který vzniká syntézou tří molekul Acetyl- CoA. HMG-CoA může být dále štěpena lyázou na acetyl-CoA a acetoacetát. Ten je v játrech případně redukován dehydrogenázou na 3-oxobutyrát nebo spontánně dekarboxylován na aceton. Ketolátky jsou přeneseny krví k místu potřeby (mozek, orgány). V buňce pak dochází k jejich vazbě na CoA. Zdrojem CoA je molekula citrátového cyklu – Sukcynyl CoA. Acetoacetát-CoA je poté lyázou štěpen na dvě molekuly acetyl-CoA. Lysin Degradace lysinu začíná sloučení AMK s 2- oxoglutarátem. Vzniká dlouhý sacharopin, který se rozpadá na glutamát a 2-aminoadipát. Aminoadipát je postupně přeměňován a štěpen na molekulu acetoacetátu a acetyl-CoA. Lysin je smíšená AMK – protože produkuje navíc 2-oxoglutarát z glutaminu. Tryptofan Degradace tryptofanu je vícekrokový proces. Navíc může být degradován různými cestami. V jedné z nich je první fázi je štěpen pětičlenný cyklus doprovázený uvolněním formylové (CH=O) skupiny na přenašeč kofaktor THF. V další fázi je nově vzniklá molekula, kynuretin hydroxylován a štěpen na alanin a 3-hydroxyantritát. Alanin je štěpen na pyruvát. Hydroxyantritát na pak štěpen na acetoacetát a acetyl-CoA. Fenylalanin, Tyrosin Fenylalanin je v prvním kroku hydroxylován Fenylalanin hydroxylázou na Tyrosin. Enzym utilizuje molekulární O2 – jeden atom kyslíku bude pak součástí hydroxylové skupiny, druhý je redukován na molekulu vody. Dárcem protonů pro reakci je kofaktor tetrahydrobiopterin. AMK – na acetoacetát a fumarát Mutace v Fenylalanin hydroxyláze nebo chyba v biosyntéze kofaktoru tetrahydrobiopterinu vede ke vzniku onemocnění Fenylketonurie. V těle se díky inaktivitě enzymu hromadí fenylalanin, naopak je nedostatek tyrosinu. Přebytek AMK vede k mentální retardaci během vývoje mozku u dětí. Léčbou je dieta obsahující potraviny chudé na fenylalanin – tzn. s menším obsahem bílkovin). Tyrosin Tyrosin je v prvním kroku deaminován za vzniku hydroxyfenylpyruvátu. Následně dochází k přesmyku postranního řetězce (reakce je katalyzovaná v přítomnosti O2 a kyseliny askorbové). Další oxygenací dochází k rozštěpení cyklu na 4-maleylacetoacetát. Izomeráza změní složení molekuly na fumarlyacetoacetát, který se štěpí na fumarát a acetoacetát.