Biosíntesis de triptófano, fenilalanina y tirosina

1. Biosíntesis de triptófano, fenilalanina y tirosina.

Todos los aminoácidos proceden de intermediarios de la glucolisis, el ciclo del ácido cítrico o de la vía de las pentosas fosfato. El nitrógeno entra en alguna de estas vías ya sea a través del glutamato o de la glutamina. Dentro de los diferentes organismos existentes se presentas notables diferencias en la capacidad que estos poseen al sintetizar los 20 aminoácidos estándar. La mayor parte de las bacterias y las plantas pueden sintetizar los 20 aminoácidos, los mamíferos solamente podemos sintetizar cerca de la mitad; estos aminoácidos son a los que se les conoce como aminoácidos no esenciales, o sea, que no son requeridos dentro de nuestra dieta.  El resto de los aminoácidos, los aminoácidos esenciales, deben obtenerse a través de la de ingesta de alimentos.

Una forma para ordenar e identificar las vías biosintéticas es agruparlas en seis familias según sus precursores metabólicos, como se muestra a continuación:

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De estos seis grupos, para este tipo de biosíntesis, la biosíntesis de triptófano, fenilalanina y tirosina, se utilizará el grupo llamado fosfoenolpiruvato y eritrosa-4-fosfato, ya que estos dan lugar a los aminoácidos de los que se hablarán en este apartado.

Los anillos aromáticos no son fácilmente accesibles dentro del medio, a pesar de que el anillo bencénico es muy estable. La ruta que conduce al triptófano, fenilalanina y tirosina en bacterias, hongos y plantas es la principal vía biológica para la formación de anillos aromáticos; la cual consiste en el cierre de un precursor alifático del anillo seguido de una adición secuencial de dobles enlaces. Los primeros cuatro pasos a seguir conducen al shikimato, cuyos siete carbonos proceden de la eritrosa-4-fosfato y del fosfoenolpiruvato, mencionados anteriormente.[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11]

El ácido shikímico, que abunda en las plantas puede sustituir a los a.a aromáticos para contribuir al crecimiento de algunos de los mutantes auxotróficos. El mecanismo de aromatización a partir del ácido shikimico, sintetiza grandes cantidades de lignina, vía shikimato.

De los carbonos que componen al shikimato el 1, 2 y el 7, derivan al intermediario de la glicolisis de 3 átomos de carbono (fosfoenolpiruvato) y los carbonos 3, 4, 5 y 6 provienen del intermediario del ciclo de las pentosas (D-eritrosa-4-fosfato).

El fosfoenolpiruvato se condensa con la eitrosa-4-fosfato para formar el ácido-5-deshidroquínico. Este sufre una deshidratación, una oxidación y una fosforilación para convertirse en ácido shikimico-5-fosfato.  El fosfoenolpiruvato se condensa con el shikimato-5-fosfato, en una reacción catalizada por la 3-enolpiruvilshikimato-5-fosfato sintetasa, dando como resultado al ácido corísmico.

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Una de sus ramas da lugar al ácido antranílico y mediante éste se produce la síntesis del triptófano, mientras que su otra rama lleva al ácido prefénico que conduce a la síntesis de fenilalanina y tirosina.

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Para la vía del prefenato, una mutasa convierte al corismato en prefenato. La deshidratación y la decarboxilación del mismo producen fenilpiruvato. Alternativamente, el prefenato puede ser decarboxilado oxidativamente a β-hidroxifenilpiruvato. Estos α-cetoácidos se transaminan con el glutamato, produciendo la fenilalanina y la tirosina.      

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Para la vía del antranilato, para sintetizar al triptófano, el corismato adquiere un grupo amino de la cadena principal de la glutamina el cual formará parte del anillo de indol. El antranilato se condensa con fosforibosilpirofosfato (PRPP), (una forma activa de la ribosafosfato, la cual también es un compuesto clave para la síntesis de la histidina y de nucleótidos de purinas y pirimidinas). La reacción final de la secuencia está catalizada por la enzima triptófano sintasa. Esta enzima tiene una estructura de subunidades α2β2 y puede disociarse en dos subunidades α y una β2 que catalizan diferentes partes de la reacción global:

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