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Valina

La valina (símbolo Val o V ) [4] es un α- aminoácido que se utiliza en la biosíntesis de proteínas. Contiene un grupo α-amino (que está en la forma protonada −NH 3 + en condiciones biológicas), un grupo α-ácido carboxílico (que está en la forma desprotonada −COO − en condiciones biológicas), y un grupo isopropilo de cadena lateral , lo que lo convierte en un aminoácido alifático no polar . La valina es esencial en los humanos, lo que significa que el cuerpo no puede sintetizarla; debe obtenerse de fuentes dietéticas que son alimentos que contienen proteínas , como carnes, productos lácteos, productos de soja, frijoles y legumbres. Está codificada por todos los codones que comienzan con GU (GUU, GUC, GUA y GUG).

Historia y etimología

La valina fue aislada por primera vez de la caseína en 1901 por Hermann Emil Fischer . [5] El nombre valina proviene de su similitud estructural con el ácido valérico , que a su vez recibe su nombre de la planta valeriana debido a la presencia del ácido en las raíces de la planta. [6] [7]

Nomenclatura

Según la IUPAC , los átomos de carbono que forman valina se numeran secuencialmente comenzando desde 1, que denota el carbono carboxilo , mientras que 4 y 4' denotan los dos carbonos metilo terminales. [8]

Metabolismo

Origen y biosíntesis

La valina, al igual que otros aminoácidos de cadena ramificada, es sintetizada por bacterias y plantas, pero no por animales. [9] Por lo tanto, es un aminoácido esencial en los animales y debe estar presente en la dieta. Los humanos adultos requieren alrededor de 24 mg/kg de peso corporal al día. [10] Se sintetiza en plantas y bacterias a través de varios pasos a partir del ácido pirúvico . La parte inicial de la vía también conduce a la leucina . El intermediario α-cetoisovalerato sufre aminación reductora con glutamato . Las enzimas involucradas en esta biosíntesis incluyen: [11]

  1. Acetolactato sintasa (también conocida como acetohidroxiácido sintasa)
  2. Acetohidroxiácido isomeroreductasa
  3. Dihidroxiácido deshidratasa
  4. Valina aminotransferasa

Degradación

Al igual que otros aminoácidos de cadena ramificada, el catabolismo de la valina comienza con la eliminación del grupo amino por transaminación , dando lugar al alfa-cetoisovalerato , un alfa -cetoácido , que se convierte en isobuteril-CoA a través de la descarboxilación oxidativa por el complejo deshidrogenasa de α-cetoácido de cadena ramificada . [12] Este se oxida aún más y se reorganiza en succinil-CoA , que puede entrar en el ciclo del ácido cítrico .

Síntesis

La valina racémica se puede sintetizar mediante bromación del ácido isovalérico seguida de aminación del derivado α-bromo [13].

HO 2 CCH 2 CH(CH 3 ) 2 + Br 2 → HO 2 CCHBrCH(CH 3 ) 2 + HBr
HO 2 CCHBrCH(CH 3 ) 2 + 2 NH 3 → HO 2 CCH(NH 2 )CH(CH 3 ) 2 + NH 4 Br

Importancia médica

Enfermedades metabólicas

La degradación de la valina se ve afectada en las siguientes enfermedades metabólicas :

Resistencia a la insulina

Los niveles más bajos de valina sérica, como otros aminoácidos de cadena ramificada, están asociados con la pérdida de peso y la disminución de la resistencia a la insulina : se observan niveles más altos de valina en la sangre de ratones, ratas y humanos diabéticos. [14] Los ratones alimentados con una dieta privada de BCAA durante un día tuvieron una mejor sensibilidad a la insulina, y la alimentación con una dieta privada de valina durante una semana disminuye significativamente los niveles de glucosa en sangre. [15] En ratones obesos y resistentes a la insulina inducidos por la dieta, una dieta con niveles reducidos de valina y otros aminoácidos de cadena ramificada resultó en una rápida reversión de la adiposidad y una mejora en el control del nivel de glucosa. [16] El catabolito de valina 3-hidroxiisobutirato promueve la resistencia a la insulina en ratones al estimular la absorción de ácidos grasos en los músculos y la acumulación de lípidos. [17] En ratones, una dieta restringida en BCAA disminuyó los niveles de glucosa en sangre en ayunas y mejoró la composición corporal. [18]

Células madre hematopoyéticas

La valina dietética es esencial para la autorrenovación de las células madre hematopoyéticas (CMH), como se ha demostrado en experimentos realizados en ratones. [19] La restricción de valina dietética agota selectivamente las CMH que se están repoblando a largo plazo en la médula ósea de ratones. Se logró un trasplante exitoso de células madre en ratones sin irradiación después de 3 semanas con una dieta restringida en valina. La supervivencia a largo plazo de los ratones trasplantados se logró cuando se volvió a incorporar valina a la dieta gradualmente durante un período de 2 semanas para evitar el síndrome de realimentación .

Véase también

Referencias

  1. ^ "Información fisicoquímica". emdmillipore. 2022. Consultado el 17 de noviembre de 2022 .
  2. ^ Dawson RM, Elliott DC, Elliott WH, Jones KM, eds. (1959). Datos para la investigación bioquímica . Oxford: Clarendon Press. ASIN  B000S6TFHA. OCLC  859821178.
  3. ^ Weast RC, ed. (1981). Manual de química y física del CRC (62.ª edición). Boca Raton, FL: CRC Press. pág. C-569. ISBN 0-8493-0462-8.
  4. ^ "Nomenclatura y simbolismo de aminoácidos y péptidos". Comisión Conjunta IUPAC-IUB sobre Nomenclatura Bioquímica. 1983. Archivado desde el original el 9 de octubre de 2008. Consultado el 5 de marzo de 2018 .
  5. ^ "Valina". Encyclopædia Britannica Online . Consultado el 6 de diciembre de 2015 .
  6. ^ "Valina". Diccionario en línea Merriam-Webster . Consultado el 6 de diciembre de 2015 .
  7. ^ "Ácido valérico". Diccionario en línea Merriam-Webster . Consultado el 6 de diciembre de 2015 .
  8. ^ Jones JH, ed. (1985). Aminoácidos, péptidos y proteínas . Informes periódicos especializados. Vol. 16. Londres: Royal Society of Chemistry . pág. 389. ISBN. 978-0-85186-144-9.
  9. ^ Basuchaudhuri P (2016). Metabolismo del nitrógeno en el arroz. Boca Raton, Florida: CRC Press. p. 159. ISBN 978-1-4987-4668-7.OCLC 945482059  .
  10. ^ Instituto de Medicina (2002). "Proteínas y aminoácidos". Ingestas dietéticas de referencia para energía, carbohidratos, fibra, grasas, ácidos grasos, colesterol, proteínas y aminoácidos . Washington, DC: The National Academies Press. págs. 589–768. doi :10.17226/10490. ISBN. 978-0-309-08537-3.
  11. ^ Lehninger, Albert L.; Nelson, David L.; Cox, Michael M. (2000). Principios de bioquímica (3.ª ed.). Nueva York: W. H. Freeman. ISBN 1-57259-153-6..
  12. ^ Mathews CK (2000). Bioquímica . Van Holde, KE, Ahern, Kevin G. (3.ª ed.). San Francisco, California: Benjamin Cummings. pág. 776. ISBN. 978-0-8053-3066-3.OCLC 42290721  .
  13. ^ Marvel CS (1940). "dl-Valina". Síntesis orgánicas . 20 : 106; Volúmenes recopilados , vol. 3, pág. 848..
  14. ^ Lynch CJ, Adams SH (diciembre de 2014). "Aminoácidos de cadena ramificada en la señalización metabólica y la resistencia a la insulina". Nature Reviews. Endocrinology . 10 (12): 723–36. doi :10.1038/nrendo.2014.171. PMC 4424797 . PMID  25287287. 
  15. ^ Xiao F, Yu J, Guo Y, Deng J, Li K, Du Y, et al. (junio de 2014). "Efectos de la privación de aminoácidos de cadena ramificada individuales sobre la sensibilidad a la insulina y el metabolismo de la glucosa en ratones". Metabolismo . 63 (6): 841–50. doi :10.1016/j.metabol.2014.03.006. PMID  24684822.
  16. ^ Cummings NE, Williams EM, Kasza I, Konon EN, Schaid MD, Schmidt BA, et al. (febrero de 2018). "Restauración de la salud metabólica mediante la disminución del consumo de aminoácidos de cadena ramificada". The Journal of Physiology . 596 (4): 623–645. doi :10.1113/JP275075. PMC 5813603 . PMID  29266268. 
  17. ^ Jang C, Oh SF, Wada S, Rowe GC, Liu L, Chan MC, et al. (abril de 2016). "Un metabolito de aminoácido de cadena ramificada impulsa el transporte vascular de ácidos grasos y causa resistencia a la insulina". Nature Medicine . 22 (4): 421–6. doi :10.1038/nm.4057. PMC 4949205 . PMID  26950361. 
  18. ^ Fontana L, Cummings NE, Arriola Apelo SI, Neuman JC, Kasza I, Schmidt BA, et al. (julio de 2016). "La disminución del consumo de aminoácidos de cadena ramificada mejora la salud metabólica". Cell Reports . 16 (2): 520–530. doi :10.1016/j.celrep.2016.05.092. PMC 4947548 . PMID  27346343. 
  19. ^ Taya Y, Ota Y, Wilkinson AC, Kanazawa A, Watarai H, Kasai M, et al. (diciembre de 2016). "El agotamiento de la valina en la dieta permite el trasplante no mieloablativo de células madre hematopoyéticas en ratones". Science . 354 (6316): 1152–1155. Bibcode :2016Sci...354.1152T. doi :10.1126/science.aag3145. PMID  27934766. S2CID  45815137.

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