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Métabolisme des acides aminés
Plan du cours
Origine des amino-acides :AlimentationTransaminationConversion
Catabolisme des amino-acides : réactions généralesDécarboxylationDésamination, TransaminationCycle de l'urée, AmmoniogenèseAAs cétogènes et glucoformateurs
Transformations des amino-acides en produits spécialisés :Neuromédiateurs et autres amines biogènesBases puriques et pyrimidiques, hème
(métabolismes vus ultérieurement)GlutathionSynthèse de la créatine
Métabolisme et dérivés particuliers de certains AAs :GlycineArginineMet et CysPhe et Tyr
Intestin
Protéines : env 10 kg(principalement muscles)
Alimentation50-100 g
Secrétion50g
300-400 gSynthèseprotéique
Protéolyse
Absorption
(jusqu’à 150g)
10 g
AAs libres100 g
Catabolisme
Urée(20-35 g)
Acidescétoniques
Glucose Corps cétoniques, lipides
Sang
Biosynthèse des AAs
Transamination
Conversionréversible : Glycine ↔ Sérine
non réversibles :Méthionine -> Cystéine par transsulfuration d’homocystéinePhénylalanine >- Tyrosine par hydroxylationAspartate >- Alanine par décarboxylationGlutamate >- Proline par cyclisation
Autres : Arginine : produite au cours du cycle de l’urée
Catabolismedes amino-acides
Ammoniogenèse
GlutaminogenèseCycle de l’urée
TransaminationDésamination
Décarboxylation
MÉTABOLISME DE LA
CHAINE CARBONÉE :AA Glucoformateurs
AA Cétogènes
R-CH
COOH
NH2
Décarboxylation des AAs
R-CH (NH2) - COOH R- CH
2- NH
2 + CO
2
Réaction irréversible
→Amino-acide Amine
N
N
NH2
O
OH
Histidine
N
N
NH2
Histamine
- CO2O
OH
NH2
O
OH
Glutamate
O
OH
NH2GABA
(Ac γ- aminobutyrique)
- CO2
NH2
O
OH
N
Tryptophane
5-OH-Tryptophane
OxydaseNH2
N
OH
Sérotonine (5-OH-Tryptamine)
- CO2
AA AMINE FONCTION
Glu γ-amino butyrate Neuromédiateur
Trp Sérotonine Neuromédiateur
Tyr
Dopamine,
Noradrénaline,
Adrénaline
Neuromédiateurs,
hormone
Asp ß-alanine Composant du coenzyme A
Cys Cystéamine Composant du coenzyme A
Ser Ethanolamine Composant des phospholipides
Thr Amino-propanol Composant de la vitamine B12
His Histamine Neuromédiateur, médiateur immunitaire
Désamination oxydative
R-CH - NH
COOH
R-C=NH
COOH
2 H +
R-C=O + NH3
COOH
FAD + H2O
Ac Glutamique + NH3 + ATP → Glutamine + ADP + Pi
AA + ac α-cétoglutarique <--------> α-cétoacide + Ac Glutamique
La transamination
R-CH - NH2
COOHNH+
CH3
2- O3POH2C O -CH
NH - (CH2)4 - Lys
NH2 - (CH2)4 - Lys
O -CH
NH2
Phosphate de pyridoxal
R-C=O
COOHα-cétoacide
+Amino-acideApoenzyme
NH+
CH3
Phosphate de pyridoxamine
NH+
CH3
O -CH
NH - (CH2)4 - Lys+
Ac α-cétoglutarique
(CH2)2 -C=O
COOH
COOH
(CH 2)2-CH -NH2
COOH
COOH
Ac glutamique
2- O3POH2C
2- O3POH2C
Acide aminé
Acideα-cétonique
α-cétoglutarate
Acglutamique
NADH, H+
NAD+
Transaminase L-glutamatedeshydrogénase
Réoxydation(chaines
transport d’e-)
NH3
H2O
Le cycle de l'urée
NH3 + CO2 + 2 ATP + H 2O
H2
N-COO- P
Pi
H2N-CH-COOH
(CH2)3
NH
C
O
H2N-CH-COOH
(CH2 )
3
NH2
Ornithine
Carbamylphosphate
Citrulline
Carbamyl-phosphatesynthétase
carbamyl
OCT(ornithine-
transférase)
Mitochondrie
Désamination
NH2
NH3 intestinal
Arginosuccinate
H2N-CH-COOH
(CH2)3
NH
C
NH NH-CH-COOH
CH2
COOH
Arginosuccinatesynthétase
Citrulline+AspartateATP
-> AMP + PP
H2N-CH-COOH
(CH2) 3
NH
C
NH NH-CH-COOH
CH2
Arginosuccinate
COOH
Arginosuccinase
Ac fumarique
H2N-CH-COOH
(CH2) 3
NH
C
NH NH2
Arginine
H2N-CH-COOH
(CH2)
3
NH2
Ornithine
Arginase
C
NH2 NH2
O Urée
Cycle de l'urée (suite)
Urée
O
NH2
NH2
O
OH
O
NH2
O
OH
HO
Glutamine Ac Glutamique
NH3
H+ + NH3 NH4+
Tubule
rénal
Urine
Ammoniogenèse
Elimination du groupement aminé : bilan
R-CH - NH2
COOH
Catabolisme de lachaine carbonée
Ac glutamique
TransaminationDésamination
-1 ATP
Glutamine
UREOGENESE(foie)
AMMONIOGENESE(rein)
GlutaminaseGlutamateDéshydrogénase
Urine Sang puis urine- 3 ATP
AAs cétogènes et AAs glucoformateurs
Citrate
Isocitrate α-cétoglutarate
Oxaloacétate
Malate Fumarate
Succinate
Succinyl-CoA
ARGHISPROGLN
GLU
AAs à 5C
Pyruvate
ALACYSGLYSER
AAs à2 OU 3C
METVAL
ASPASN
AAs à 4C
AAs à 4C
Acétoacétate
LEULYS
TRP
PHETYR
ILE
Acétyl CoA
THR
Dérivés biologiquement actifs des AAs
Bases puriques Glycine, Glutamine, Aspartate
Bases pyrimidiquesGlutamine et Aspartate NN
NN
NH3
Gln
Glu
Aspartate Fumarate
NH3 Glycine
N
N
Aspartate
HCO3-
NH3
Gln
Glu
Le glutathion
Synthèse du glutathion : Glu + Cys + Gly + 2 ATP ---> Glutathion + 2 (ADP+Pi):
Glutamate
Cystéine+
ATP
ADP+Pi
Glycine+
ATP
ADP+Pi
γ-Glu Cys γ-Glu Cys Gly
Glutathionγ-glutamyl-
cystéine synthétaseGlutathion synthétase
CH2
CH2
CH
NH2COOH
CO
NH
γ
CH2
CH
CO
NH CH2
COOH
SH
Thiol
Détoxification des peroxydes par le glutathion :
2 GSH + R O OH GSSG + H2O + ROH
Réactions impliquant la fonction thiol :
Glutathion-peroxydaseSélénium
Régénération du glutathion réduit par la glutathion-réductase :
GSSG + NADPH, H+ ---> 2 GSH + NADP+
Glutathion-réductase
Conjugaison du glutathion aux xénobiotiques électrophiles :
GSH + R -----> G-S-R Glutathion-transférase
Catabolisme hépatique de l’insuline (réduction des ponts S-S)
Le glutathionRéactions impliquant le résidu γ-glutamyl :
Gamma-glutamyl-transférase
GSH
AA
γ-Glu-AA
γ-Glu-AA
Cys-Glu
GSHGlu
HN = C - N - CH2 - COOH
NH2
CH3
Créatine
HN = C - NH - (CH2)3 - CH - COOH
NH2NH2
NH2 - CH2 - COOH
HN = C - NH2 - CH2 - COOH
Ornithine
NH2
Ac guanidino-acétique
Transamidination
S-adénosyl méthionine
S-adénosyl homocystéine
Méthylation
NH2 - (CH2)3 - CH - COOH
NH2
La créatine
HN = C - N - CH2
NH
CH3
CO
HN = C - N - CH2 - COOH
NH2
CH3
Créatine
NH -
CH3
P
Créatine-phosphate
Créatinekinase
ATP ADP
Créatinine
- PO4- H2O- H2O
HN = C - N - CH2 - COOH
Arginine : synthèse de NO
Cycle des méthyle activés
Méthionine
S-Adénosylméthionine
S-Adénosylhomocystéine
Homocystéine
Tétrahydrofolate (THF)
N5,N10
méthylèneTHF
N5 méthylTHF
Acide folique
Glycine
Bétaïne
MéthionineSynthaseVit B12
Bétaïne Homocystéineméthyltransférase
MéthylèneTétrahydrofolate
Réductase (MTHFR)
(BH4)
Fe++
Métabolisme de Phe et Tyr
Tyr
DOPA
Dopamine
Adrénaline
Noradrénaline
Hormones thyroïdiennes
Dopaquinone
Mélanines
Alcaptone
4-hydroxyphenyl pyruvase
Métabolites
COMT
MAO
Hormones thyroïdiennes
Tyr
DOPA
Dopaquinone
Mélanines
Alcaptone
4-hydroxyphenyl pyruvase
Maléyl acétoacétate
Phe
Phenylcétonurie
Albinismes
TyrosinémieType II
Tyrosinémie Type III
Alcaptonurie
Métabolisme des porphyrines
1) Synthèse des porphyrines : hème2) Dégradation et métabolisme de la bilirubine
Synthèse des purines : schéma général
1) Synthèse du Phosphoribosyl pyrophosphate (PRPP)
2) Assemblage du noyau purine sur le ribose phosphate (IMP)
Synthèse de l'adénylate
(AMP)
Synthèse du guanylate
(GMP)
Ribose-5-P
O
OH OH
H
OHH H
CH2OP
O
O
O
OP
O
O
OHP
O
O
O
OH OH
H
OHHH H
CH2OP
O
O
O
ATP AMP
PRPP synth taseホ
Ribose-5-P PRPP
PRPP synthétase
C2
N1C6
N3
C4
C5
N7
C 8N9
Glycinamide ribonucléotide
Glycine
ATP
ADP+ Pi
R ibose-P
NH
C
H2
NH3+
C
O
Formylglycinamide ribonucléotide
N10-formyl
THFTHF
R i b o s e - P
N H
C
CH2
N H
O
CHO
R i b o s e - P
N H
C
CH2
N H
C
HO
HN
Gln
Glu
Formylglycinamidine ribonucléotide
Glycine
ATP
ADP+ Pi
ATP
ADP+ Pi
H2O
ATP ADP+ Pi
CH
CN
C H
N
R ib o se -P
NH2
5-Aminoimidazoleribonucléotide
C
CN
C H
N
R ib o se-P
NH2
C
O
O
5-Aminoimidazole 4-carboxylate ribonucléotide
CH
NH2
CO OH
CH2
H O O C CH
NH
HOOC
CH2
HOOC
C
CN
CH
N
Ribose-P
NH2
C
O
5-Aminoimidazole4-N-succinocarboxamide
Ribonucléotide
Aspartate
ATP ADP+ Pi
+
C H
C O O H
C H
C O O H
NH2 C
CN
CH
N
Ribose-P
NH2
C
O
+
5-Aminoimidazole4-carboxamideRibonucléotide Fumarate
NH C
CN
CH
N
Ribose-P
N
C
O
CH
Inositate (IMP)
OH2
Synthèse de l’IMP : bilan
Ribose-5-P+ 2 Gln+ 1 Gly+ 1 Asp+ 2 N10 formyl THF+ 5 ATP
IMP+ 2 Glu
+ 1 fumarate+ 2 THF+ 5 ADP
Ribose 5-P
PRPP
Phosphoribosylamine
IMP
ADPGDP
AMPGMPIMP
Antifolates
Régulation
Synthèse de l'AMP
Synthèse du GMP
Synthèse du GMP
Dégradation des purines : formation d'ac urique ; la goutte
N
N
N
CN
OH
Allopurinol
Allantoïne
N3
C2N1
C 6
C 5C4
Carbamoyl phosphate Aspartate
Métabolisme des bases pyrimidiques
C
O
NH2
O P
O
O
O CH
NH2
COOH
CH2HOOCC
O
NH2
CH
NH
COOH
CH2
COOH
Pi
+Aspartate
transcarbamoylase
Carbamoyl Phosphate AspartateN-Carbamoylaspartate
CNH
C
CH2
CNH2
O H
COOH
OO
CNH
C
CH2NH
O H
COOH
O
CH+
OH2
Dihydroorotase
N-CarbamoylaspartateDihydro-orotate
CNH
C
CHNH
OC
O
C
O
O
CN
C
CHNH
OC
O
C
O
O
O
OH OH
HHH H
CH2OP
O
O
OPRPP PPi
Orotate
Orotatephosphoribosyl
transf raseホ
Orotidylate
CN
C
CHNH
OC
O
C
O
O
O
OH OH
HHH H
CH2OP
O
O
OC
NCH
CHNH
O
O
C
O
OH OH
HHH H
CH2OP
O
O
OH+ CO2
Orotidylate Uridylate(UMP)
Orotidylated carboxylaseホ
CN
CH
CHNH
O
O
C
Ribose triphosphate
CN
CH
CHN
O
NH2
C
Ribose triphosphateUTP
Glutamine+
ATP + H2O
Glutamate+
ADP + Pi + 2H+
CTP