Metabolismo de aminoácidos e ciclo da ureia

1. Na degradação da maioria dos aminoácidos, a retirada do grupo α-amino é a primeira etapa e ocorre por duas vias enzimáticas principais: transaminação e desaminação oxidativa.
2. Na transaminação, uma aminotransferase transfere o grupo α-amino do aminoácido a um α-cetoácido aceptor, como o α-cetoglutarato: o aminoácido vira outro α-cetoácido e o aceptor vira um aminoácido, como o glutamato. A coenzima de todas as aminotransferases é o fosfato de piridoxal (vitamina B6).
3. A transaminação é reversível: com aminoácidos em concentração alta, eles são degradados; com concentração baixa, podem ser formados a partir de outros aminoácidos e α-cetoácidos.
4. O glutamato formado segue para a desaminação oxidativa: a glutamato desidrogenase, encontrada sobretudo no fígado e no rim, dentro da mitocôndria, remove o grupo amino, e a hidrólise do intermediário forma amônio (NH4+) e regenera o α-cetoglutarato.
5. O nitrogênio α-amino removido é, no fim, excretado na urina como ureia, o que evita a toxicidade de uma grande quantidade de amônio circulante: o grupo amino entra no ciclo da ureia.
6. O esqueleto de carbono do α-cetoácido segue para o ciclo de Krebs, para a obtenção de energia (ATP), e parte dele serve de substrato para a gliconeogênese.

Carbamoil-fosfato sintetase 1 (CPS1) e o seu ativador N-acetilglutamato (NAG).

Mitocôndria.

1. Na mitocôndria, a CPS1 forma carbamoil-fosfato (CP) a partir de NH4+ e bicarbonato, com gasto de ATP; o NAG ativa a enzima.
2. Ainda na mitocôndria, a ornitina transcarbamilase (OTC) catalisa a formação de citrulina a partir do CP e da ornitina.
3. A citrulina é exportada da mitocôndria para o citosol, onde é processada pela ASS1 e pela ASL para produzir arginina.
4. No citosol, a argininosuccinato sintase (ASS1) condensa a citrulina com o aspartato e gera argininosuccinato.
5. A argininosuccinato liase (ASL) quebra o argininosuccinato em arginina e fumarato; o fumarato pode voltar à matriz mitocondrial e sustentar a anaplerose do ciclo de Krebs.
6. A arginina citosólica é hidrolisada pela arginase 1 (ARG1) de volta a ornitina, e a ureia é liberada.

1. A amônia do metabolismo dos aminoácidos é tóxica e não pode simplesmente ser transportada no sangue: ela é transformada, entre outras formas, em glutamina, composto não tóxico.
2. No músculo esquelético, apesar da baixa atividade de glutamina sintetase, a grande massa muscular permite uma conversão significativa de amônia em glutamina.
3. No músculo, o grupo amino também é transferido ao piruvato pela alanina aminotransferase, formando alanina, um dos principais aminoácidos liberados pelo músculo.
4. A glutamina também pode seguir pelo sangue até o fígado, onde a glutaminase a converte de volta em glutamato e amônia.
5. A alanina é captada pelo fígado e convertida em piruvato e, de volta, em glicose; o grupo amino liberado nessa conversão entra no ciclo da ureia.
6. No fígado, os hepatócitos periportais têm as enzimas do ciclo da ureia e os perivenosos têm glutamina sintetase, que remove a amônia que escapou dos periportais; assim, a amônia do sangue é regulada de perto.

O α-cetoácido da leucina (KIC) leva a acetil-CoA e acetoacetato e é cetogênico, o da valina (KIV) leva a succinil-CoA e é glicogênico, e o da isoleucina (KMV) leva a acetil-CoA e succinil-CoA e é glicogênico e cetogênico.