ALT / ASTALANINA/ASPARTAT

GDH

Glnasa

GlnS

Figura 3. Principals enzims implicats en el metabolisme proteic en peixos.

Es representen les principals transaminases, alanina aminotransferasa (ALT; EC2.6.1.2) i aspartat aminotransferasa (AST; EC2.6.1.1), així com els enzims glutamat deshidrogenasa (GDH; EC1.4.1.3), glutamina sintetasa (GlnS; EC6.3.1.2) i glutaminasa (Glnasa; EC3.5.1.2).

INTRODUCCIÓ

22

en diferents òrgans i serveix per detoxificar els nivells d’amoni quan els nivells interns d’aquest augmenten (figura 3) (Iwata i col·l, 2000; Ip i col·l, 2001; Essex-Fraser i col·l, 2005; Wright i col·l, 2007). En cervell, és particularment important la protecció davant la toxicitat de l’amoni i conseqüentment, és en aquest teixit on l’activitat GlnS és més alta (Danulat i Kempe, 1992; Essex- Fraser i col·l, 2005; Wright i col·l, 2007). S’ha suggerit que la glutamina podria servir com a mitjà de transport de nitrogen entre els teixits proteolítics i els desaminatius (Van Waarde, 1988), encara que sembla que l’alanina i l’amoni per sí mateix serien els vehicles més importants. El glutamat, per la seva banda, pot ser produït a partir d'α-KG i NH4

+

, en una reacció catalitzada per l'activitat aminativa de la GDH (figura 3), en els mitocondris de les cèl·lules que no estan orientades cap al catabolisme dels aminoàcids a través de la transdesaminació. També es pot produir a partir d'α-KG i altres aminoàcids mitjançant una reacció catalitzada per diferents transaminases en els mitocondris i/o el citosol (figura 3). El cervell de la truita irisada presenta una major activitat GlnS que no pas activitat GDH (Wright i col·l., 2007). La compartimentació de la GlnS dins de la cèl·lula, en citosol o mitocondri, determina si la síntesi de glutamina comença amb el glutamat o l’α-KG i depèn de l’espècie de peix i teixit analitzats (Webb i Brown Jr, 1976, 1980; King i Goldstein, 1983).

Per a la detoxificació d'amoníac endogen (produït per transdesaminació) a glutamina o, finalment, a urea en els peixos ureogènics, és essencial que la GlnS es trobi a la matriu mitocondrial. L’amoníac circulant en el plasma exerceix els seus efectes tòxics sobre el cervell, i el cervell dels peixos posseeix un alt nivell d’activitat GlnS per protegir-lo contra la toxicitat de l'amoni (Peng i col·l, 1998; Ip i col·l, 2005; Wright i col·l, 2007). Al cervell dels peixos la GlnS es localitza en el citosol, cosa que facilita la detoxificació d'amoni circulant en sang, prevenint així la intoxicació del cervell originada per amoni. En el cas dels elasmobranquis marins que depenen de la urea sintetitzada al fetge per a osmoregulació, existeixen dues isoformes de GlnS en el cervell i el fetge, que estan localitzades al citosol i els mitocondris, respectivament (Smith Jr i col·l., 1983). Com a resultat, el cervell és sovint l'òrgan que experimenta els majors increments en el contingut de glutamina en els peixos exposats a amoníac.

2.2.6 TRANSAMINASES: L’ALANINA AMINOTRANSFERASA

A la degradació de la majoria d’aminoàcids, el pas inicial consisteix en una transaminació, mitjançant la qual es transfereix el grup α-amino de l’aminoàcid a un α-cetoàcid.

Hi ha diverses aminotransferases, cadascuna de les quals és específica per a un aminoàcid en concret o per a un grup d’aminoàcids semblants químicament, com ara els aminoàcids ramificats

INTRODUCCIÓ

23

leucina, isoleucina i valina. L’α-cetoàcid que accepta el grup amino és l’α-cetoglutarat. La reacció de transaminació és reversible, per tant, ambdós glutamat i α-cetoglutarat són substrats per a cadascuna de les transaminases. El mecanisme general de la reacció és del tipus Ping Pong Bi Bi i consisteix en la unió d’un dels substrats al centre actiu de l’enzim seguit de la unió del segon substrat una vegada el primer producte ha sortit del centre actiu.

Figura 4. Reacció esquemàtica del mecanisme de transaminació: implicació del coenzim piridoxal-5-fosfat. A l’inici de la reacció el PLP es troba unit al grup amino d’un residu de lisina del centre actiu de l’enzim com a una base de Schiff. La unió entre el PLP i l’enzim es trenca i el PLP forma una base de Schiff amb el grup amino de l’aminoàcid lliure. El residu de lisina de l’enzim que es troba ara lliure, captura un hidrogen de l’aminoàcid en forma de protó, la qual cosa origina que l’electró que queda s’incorpora a l’anell del PLP, originant una base de Schiff entre el carboni i el nitrogen. La base de Schiff s’hidrolitza per donar lloc a l’α-cetoàcid i el derivat amino de la base de Schiff.

INTRODUCCIÓ

24

El piridoxal-5-fosfat (PLP) en les seves formes diverses s’ubica en el centre actiu de l’enzim mitjançant l’establiment d’una base de Schiff entre el seu propi grup carbonil i el ε-amino d’un residu de lisina de l’enzim. El PLP és la forma activa de la vitamina B6 (PL) i és freqüentment descrit com el coenzim més versàtil de la natura. El PLP es requereix per nombrosos enzims que catalitzen reaccions de síntesi, catabolisme i interconversió d’aminoàcids (Snell, 1990; Leklem, 1991).

L’enzim piridoxal quinasa fosforila al PL per a formar PLP en presència d’ATP i el catió divalent Zn2+ en fetge. En la reacció catalitzada per les transaminases, el PLP accepta el grup α-amino dels aminoàcids i es converteix en piridoxamina fosfat (PMP). El PLP transferirà el grup amino a un α- cetoàcid mitjançant un mecanisme invers al de l’acceptació per a regenerar el PLP i produir de nou un α-aminoàcid (figura 4).

L’alanina aminotransferasa, també coneguda com a glutamat piruvat transaminasa (GPT, EC 2.6.1.2), catalitza la reacció reversible de transferència del grup α-amino de l’alanina al grup ceto de l’α-cetoglutarat per formar piruvat i glutamat (figura 5). Utilitza com a cosubstrat el piridoxal fosfat (Welch, 1972).

Per mediació de la conversió d’aquests quatre metabòlits, l’ALT esdevé un nexe d’interacció entre el metabolisme de carbohidrats, aminoàcids i l’energètic (Felig, 1973) (figura 6). L’alanina és reconeguda com l’aminoàcid més efectiu com a precursor de gluconeogènesi hepàtica (Yamamoto i col·l, 1974, MacDonald i col·l, 1976; Remesy i col·l, 1978); és l’aminoàcid principalment alliberat pel múscul esquelètic durant el dejú, originat per transferència del grup α-amino del glutamat al piruvat

Figura 5: Reacció catalitzada per l’enzim ALT.

L’ALT transfereix de manera reversible el grup amino de l’alanina a l’α-cetoglutarat per formar piruvat i glutamat.

NH2 _H2N

ALT

INTRODUCCIÓ

25