En biología molecular , el catabolismo proteico es la descomposición de proteínas en péptidos más pequeños y, en última instancia, en aminoácidos . El catabolismo de las proteínas es una función clave del proceso de digestión . El catabolismo de las proteínas suele comenzar con la pepsina , que convierte las proteínas en polipéptidos. Estos polipéptidos luego se degradan aún más. En los seres humanos, las proteasas pancreáticas incluyen tripsina , quimotripsina y otras enzimas. En el intestino, los pequeños péptidos se descomponen en aminoácidos que pueden absorberse en el torrente sanguíneo. Estos aminoácidos absorbidos pueden luego sufrir un catabolismo de aminoácidos , donde se utilizan como fuente de energía o como precursores de nuevas proteínas. [1]
Los aminoácidos producidos por catabolismo pueden reciclarse directamente para formar nuevas proteínas, convertirse en diferentes aminoácidos o pueden sufrir un catabolismo de aminoácidos para convertirse en otros compuestos a través del ciclo de Krebs . [2]
El catabolismo de las proteínas produce aminoácidos que se utilizan para formar otras proteínas o se oxidan para satisfacer las necesidades energéticas de la célula. Los aminoácidos que se producen mediante el catabolismo de las proteínas pueden luego catabolizarse aún más en el catabolismo de aminoácidos. Entre los diversos procesos de degradación de los aminoácidos se encuentran la desaminación (eliminación de un grupo amino), la transaminación (transferencia de un grupo amino), la descarboxilación (eliminación de un grupo carboxilo) y la deshidrogenación (eliminación de hidrógeno). La degradación de aminoácidos puede funcionar como parte de una vía de recuperación, mediante la cual partes de aminoácidos degradados se utilizan para crear nuevos aminoácidos, o como parte de una vía metabólica mediante la cual el aminoácido se descompone para liberar o recuperar energía química. Por ejemplo, la energía química que se libera por oxidación en una reacción de deshidrogenación se puede utilizar para reducir NAD + a NADH , que luego se puede alimentar directamente al ciclo de Krebs/ácido cítrico (TCA) . [2]
La degradación de proteínas difiere del catabolismo de proteínas. Las proteínas se producen y destruyen de forma rutinaria como parte del funcionamiento normal de la célula. Los factores de transcripción , proteínas que ayudan a regular la síntesis de proteínas, son el objetivo de tales degradaciones. Su degradación no contribuye significativamente a las necesidades energéticas de la célula. [3] La adición de ubiquitina (ubiquitilación) marca una proteína para su degradación a través del proteasoma . [4]
La desaminación oxidativa es el primer paso para descomponer los aminoácidos para que puedan convertirse en azúcares. El proceso comienza eliminando el grupo amino de los aminoácidos. El grupo amino se convierte en amonio a medida que se pierde y luego pasa por el ciclo de la urea para convertirse en urea en el hígado. Luego se libera al torrente sanguíneo, donde se transfiere a los riñones, que secretarán la urea en forma de orina. [5] [6] La porción restante del aminoácido se oxida, dando como resultado un α- cetoácido . El alfa-cetoácido luego pasará al ciclo del TCA para producir energía. El ácido también puede entrar en la glucólisis , donde eventualmente se convertirá en piruvato . Luego, el piruvato se convierte en acetil-CoA para que pueda entrar en el ciclo del TCA y convertir las moléculas de piruvato originales en ATP , o energía utilizable para el organismo. [7]
La transaminación conduce al mismo resultado que la desaminación: el ácido restante se someterá a la glucólisis o al ciclo del TCA para producir energía que el cuerpo del organismo utilizará para diversos fines. Este proceso transfiere el grupo amino en lugar de perderlo para convertirlo en amonio. El grupo amino se transfiere al α-cetoglutarato , para que pueda convertirse en glutamato . Luego el glutamato transfiere el grupo amino al oxaloacetato . Esta transferencia es para que el oxaloacetato pueda convertirse en aspartato u otros aminoácidos. Con el tiempo, este producto también pasará a la desaminación oxidativa para producir nuevamente alfa-cetoglutarato, un alfa-cetoácido que se someterá al ciclo del TCA, y amonio, que eventualmente se someterá al ciclo de la urea. [8]
Las transaminasas son enzimas que ayudan a catalizar las reacciones que tienen lugar en la transaminación. Ayudan a catalizar la reacción en el momento en que el grupo amino se transfiere del aminoácido original, como el glutamato al α-cetoglutarato, y lo retienen para transferirlo a otro α-cetoácido. [8]
Algunos factores clave que determinan la tasa general incluyen la vida media de las proteínas, el pH y la temperatura.
La vida media de las proteínas ayuda a determinar la tasa general, ya que designa el primer paso en el catabolismo de las proteínas. Dependiendo de si este paso es corto o largo influirá en el resto del proceso metabólico. Un componente clave para determinar la vida media de la proteína se basa en la regla del extremo N. Esto establece que el aminoácido presente en el extremo N de una proteína ayuda a determinar la vida media de la proteína. [9]