En biología molecular , el catabolismo proteico es la descomposición de las proteínas en péptidos más pequeños y, en última instancia, en aminoácidos . El catabolismo proteico es una función clave del proceso de digestión . El catabolismo proteico a menudo comienza con la pepsina , que convierte las proteínas en polipéptidos. Estos polipéptidos luego se degradan aún más. En los humanos, las proteasas pancreáticas incluyen tripsina , quimotripsina y otras enzimas. En el intestino, los péptidos pequeños se descomponen en aminoácidos que pueden absorberse en el torrente sanguíneo. Estos aminoácidos absorbidos pueden luego experimentar el 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 catabolismo de aminoácidos para convertirse en otros compuestos a través del ciclo de Krebs . [2]
El catabolismo de 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 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 los 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 puede introducirse directamente en el ciclo de Krebs/ácido cítrico (TCA) . [2]
La degradación de proteínas difiere del catabolismo proteico. Las proteínas se producen y destruyen rutinariamente como parte de las operaciones normales de la célula. Los factores de transcripción , proteínas que ayudan a regular la síntesis de proteínas, son objetivos de dichas degradaciones. Su degradación no contribuye significativamente a las necesidades energéticas de la célula. [3] La adición de ubiquitina (ubiquitinación) 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 en el 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, lo que da como resultado un α- cetoácido . El alfa-cetoácido luego procederá al ciclo del TCA, para producir energía. El ácido también puede ingresar a la glucólisis , donde finalmente se convertirá en piruvato . Luego, el piruvato se convierte en acetil-CoA para que pueda ingresar al ciclo del TCA y convertir las moléculas de piruvato originales en ATP , o energía utilizable para el organismo. [7]
La transaminación produce el mismo resultado que la desaminación: el ácido restante se someterá a la glucólisis o al ciclo del TCA para producir energía que el organismo utilizará para diversos fines. Este proceso transfiere el grupo amino en lugar de perderlo para convertirse en amonio. El grupo amino se transfiere al α-cetoglutarato , de modo 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. Finalmente, 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 finalmente 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 punto en el 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 la proteína, el pH y la temperatura.
La vida media de las proteínas ayuda a determinar la velocidad 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 las proteínas se basa en la regla del extremo N. Esta establece que el aminoácido presente en el extremo N de una proteína ayuda a determinar la vida media de la proteína. [9]