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 ácido α-carboxílico (que está en la forma desprotonada −COO − en condiciones biológicas) y una cadena lateral de hidrocarburo con una rama (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 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 de piruvato y alfa-cetobutirato . Esta vía no está presente en los humanos. Las enzimas involucradas en esta biosíntesis incluyen: [4]
La isoleucina es un aminoácido tanto glucógeno como cetogénico . [4] Después de la transaminación con alfa-cetoglutarato , el esqueleto de carbono se oxida y se divide en propionil-CoA y acetil-CoA . El propionil-CoA se convierte en succinil-CoA , un intermedio del ciclo del TCA que se puede convertir en oxaloacetato para la gluconeogénesis (por lo tanto, glucogénico). En los mamíferos, el acetil-CoA no se puede convertir en carbohidratos, pero puede introducirse en el ciclo del TCA condensando con oxalacetato para formar citrato o usarse en la síntesis de cuerpos cetónicos (por lo tanto, cetogénicos) 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 una dieta, una dieta con niveles reducidos de isoleucina (con o sin otros aminoácidos de cadena ramificada) da como resultado una reducción de la adiposidad y una mejor sensibilidad a la insulina. [7] [8] Se requieren niveles dietéticos reducidos de isoleucina para obtener los efectos metabólicos beneficiosos de una dieta baja en proteínas . [8] En los seres 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 y son menos frágiles. [10] En los seres 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 EE. UU . ha establecido cantidades dietéticas recomendadas (CDR) de aminoácidos esenciales en 2002. Para los adultos de 19 años en adelante, se requieren 19 mg de isoleucina/kg de peso corporal al día. [11]
Además de su papel biológico 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 alterará 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 requisitos 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 seres 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 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 esos 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 , pavo, pollo , cordero, queso y pescado .
Las rutas hacia la isoleucina son numerosas. Un procedimiento común de varios pasos comienza con 2-bromobutano y malonato de dietilo . [16] La isoleucina sintética fue reportada 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 llevó a cabo más estudios sobre la fibrina, la albúmina de huevo, el gluten y el músculo de res en 1907. Estos estudios verificaron la composición natural de la isoleucina. [18] Ehrlich publicó su propia síntesis de isoleucina en 1908. [19]