métabolisme des acides aminés plan du cours

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Métabolisme des acides aminés Plan du cours Origine des amino-acides : Alimentation Transamination Conversion Catabolisme des amino-acides : réactions générales Décarboxylation Désamination, Transamination Cycle de l'urée, Ammoniogenèse AAs cétogènes et glucoformateurs Transformations des amino-acides en produits spécialisés : Neuromédiateurs et autres amines biogènes Bases puriques et pyrimidiques, hème (métabolismes vus ultérieurement) Glutathion Synthèse de la créatine Métabolisme et dérivés particuliers de certains AAs : Glycine Arginine Met et Cys Phe et Tyr

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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

Synthèse des catécholamines

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

Protoporphyrine Hème

Catabolisme de l'hème

Bilirubineconjuguée

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