La isoleucina (símbolo Ile o I ) [1] 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 de ácido α-carboxílico (que está en la forma desprotonada −COO − en condiciones biológicas), y una cadena lateral de hidrocarburo con una ramificación (un átomo de carbono central unido a otros tres átomos de carbono). Se clasifica como un aminoácido alifático de cadena ramificada, no polar, sin carga (a pH fisiológico) . Es esencial en los seres humanos, lo que significa que el cuerpo no puede sintetizarlo. Los aminoácidos esenciales son necesarios en la dieta humana. En las plantas, la isoleucina se puede sintetizar a partir de treonina y metionina. [2] En plantas y bacterias, la isoleucina se sintetiza a partir de piruvato empleando enzimas de biosíntesis de leucina. [3] Está codificado por los codones AUU, AUC y AUA.
En plantas y microorganismos, la isoleucina se sintetiza a partir del piruvato y el alfa-cetobutirato . Esta vía no está presente en los seres humanos. Las enzimas implicadas en esta biosíntesis incluyen: [4]
La isoleucina es un aminoácido glucogénico y cetogénico . [4] Después de la transaminación con alfa-cetoglutarato , el esqueleto carbonado se oxida y se divide en propionil-CoA y acetil-CoA . El propionil-CoA se convierte en succinil-CoA , un intermediario del ciclo del TCA que puede convertirse en oxaloacetato para la gluconeogénesis (de ahí su carácter glucogénico). En los mamíferos, el acetil-CoA no puede convertirse en carbohidrato, pero puede introducirse en el ciclo del TCA mediante la condensación con oxaloacetato para formar citrato o utilizarse en la síntesis de cuerpos cetónicos (de ahí su carácter cetogénico) o ácidos grasos . [5]
La degradación de la isoleucina se ve afectada en las siguientes enfermedades metabólicas :
La isoleucina, al igual que otros aminoácidos de cadena ramificada , está asociada con la resistencia a la insulina: se observan niveles más altos de isoleucina en la sangre de ratones, ratas y humanos diabéticos. [6] En ratones obesos y resistentes a la insulina inducidos por la dieta, una dieta con niveles reducidos de isoleucina (con o sin los otros aminoácidos de cadena ramificada) da como resultado una adiposidad reducida y una sensibilidad a la insulina mejorada. [7] [8] Se requieren niveles dietéticos reducidos de isoleucina para los efectos metabólicos beneficiosos de una dieta baja en proteínas . [8] En los humanos, una dieta restringida en proteínas reduce los niveles sanguíneos de isoleucina y disminuye los niveles de glucosa en sangre en ayunas. [9] Los ratones alimentados con una dieta baja en isoleucina son más delgados, viven más tiempo y son menos frágiles. [10] En los humanos, los niveles dietéticos más altos de isoleucina se asocian con un mayor índice de masa corporal . [8]
La Junta de Alimentos y Nutrición (FNB) del Instituto de Medicina de los Estados Unidos ha establecido las Ingestas Dietéticas Recomendadas (IDR) de aminoácidos esenciales en 2002. Para los adultos de 19 años o más, se requieren 19 mg de isoleucina/kg de peso corporal por día. [11]
Además de su función biológica como nutriente, la isoleucina también participa en la regulación del metabolismo de la glucosa . [5] La isoleucina es un componente esencial de muchas proteínas. Como aminoácido esencial, la isoleucina debe ingerirse o se interrumpirá la producción de proteínas en la célula. La hemoglobina fetal es una de las muchas proteínas que requieren isoleucina. [12] La isoleucina está presente en la cadena gamma de la hemoglobina fetal y debe estar presente para que se forme la proteína. [12]
Las enfermedades genéticas pueden cambiar los requerimientos de consumo de isoleucina. Los aminoácidos no se pueden almacenar en el cuerpo. La acumulación de un exceso de aminoácidos provocará una acumulación de moléculas tóxicas, por lo que los humanos tienen muchas vías para degradar cada aminoácido cuando se ha satisfecho la necesidad de síntesis de proteínas. [13] Las mutaciones en las enzimas que degradan la isoleucina pueden provocar una acumulación peligrosa de isoleucina y su derivado tóxico. Un ejemplo es la enfermedad de la orina con olor a jarabe de arce (MSUD) , un trastorno que deja a las personas incapaces de descomponer la isoleucina, la valina y la leucina . [14] Las personas con MSUD controlan su enfermedad mediante una ingesta reducida de los tres aminoácidos junto con medicamentos que ayudan a excretar las toxinas acumuladas. [15]
Muchos animales y plantas son fuentes dietéticas de isoleucina como componente de las proteínas. [5] Los alimentos que tienen altas cantidades de isoleucina incluyen huevos , proteína de soja , algas marinas , pavo, pollo , cordero, queso y pescado .
Existen numerosas vías para obtener isoleucina. Un procedimiento común de varios pasos comienza con 2-bromobutano y dietilmalonato . [16] La isoleucina sintética fue descrita por primera vez en 1905 por los químicos franceses Bouveault y Locquin. [17]
El químico alemán Felix Ehrlich descubrió la isoleucina mientras estudiaba la composición de la melaza de remolacha en 1903. [18] En 1907, Ehrlich realizó estudios adicionales sobre la fibrina, la albúmina de huevo, el gluten y el músculo vacuno. Estos estudios verificaron la composición natural de la isoleucina. [18] Ehrlich publicó su propia síntesis de isoleucina en 1908. [19]