Catabolismo della fenilalanina e della tirosina

In questi appunti iniziamo ad analizzare il catabolismo dei singoli amminoacidi partendo dalla fenilalanina e dalla tirosina, due amminoacidi che sono sia chetogenici che glucogenici.

Leggi anche: amminoacidi chetogenici e glucogenici

La fenilalanina va incontro ad una reazione molto complessa catalizzata dalla fenilalanina idrossilasi. In questa reazione partecipano diversi coenzimi.



La tetraidrobiopterina subisce una trasformazione reversibile e, al termine della reazione, ritorna nello stato iniziale. In coenzima piridinico e l’ossigeno, invece, subiscono una trasformazione irreversibile. Il risultato è la formazione dell’amminoacido tirosina, quindi è avvenuta un’idrossilazione.

Alcune volte la fenilalanina idrossilasi non funziona e si va incontro ad una patologia (PKU) detta fenilchetonuria o oligofrenia fenilpiruvica, caratterizzata da ritardo mentale.

Leggi i nostri appunti sulla fenilchetonuria

 

Fonte: chimica-online.it

Attività della fenilalanina idrossilasi

La fenilalanina idrossilasi è un’ossidasi a funzione mista, vuol dire che ossida contemporaneamente due specie che sono da un lato il substrato (fenilalanina) e dall’altro lato il co-substrato che è la tetraidrobiopterina (nelle ossidasi a funzione mista il cofattore diventa il co-substrato). L’ossidazione avviene utilizzando una molecola di ossigeno (O2).
Siccome la molecola di ossigeno è biatomica, uno è usato per idrossilare il substrato mentre l’altro è ridotto ad acqua.

L’ossigeno viene ridotto da un lato ad acqua e dall’altro a ossigeno del gruppo ossidrilico, mentre la fenilalanina e la tetraidrobiopterina vengono ossidate (ci sono due OX e due RED).
A questo punto bisogna rigenerare la tetraidrobiopterina e la diidrobiopterina viene ridotta in una reazione catalizzata dalla diidrobiopterina reduttasi che utilizza come cofattore il coenzima piridinico che passa nella forma ossidata.

La fenilalanina idrossilasi funziona solo se è presente la diidrobiopterina reduttasi. Quindi la fenilchetonuria può derivare anche ad una mancanza della diidrobiopterina reduttasi. La carenza di questo enzima, addirittura, crea una patologia ancora più grave perché la tetraidrobiopterina è coinvolta in altre vie metaboliche e non solo nella degradazione della fenilalanina.

La reazione prosegue e a questo livello entra anche la tirosina

La tirosina poi transamina in una reazione catalizzata dalla tirosina amminotransferasi e diventa para-idrossifenilpiruvato. Se non funziona la tirosina amminotransferasi c’è un’altra patologia che prende il nome di tirosinemia di tipo 2.

Il para-idrossifenilpiruvato va avanti in una reazione catalizzata dalla para-idrossifenilpiruvato diossigenasi e il prodotto è l’omogentisato (acido 2,5-diidrossifenilacetico).
In questa reazione avvengono 4 cose:

  • Avviene una decarbossilazione ossidativa e dopo il gruppo chetonico rimasto viene ossidato a gruppo carbossilico.
  • La terza cosa è un’idrossilazione dell’anello.
  • Scivolamento della catena acilica sull’anello fenilico.

Il malfunzionamento della para-idrossifenilpiruvato diossigenasi provoca un’altra patologia che è la tirosinemia di tipo 3.

L’omogentisato è il substrato della omogentisato 1,2 diossigenasi che rompe la struttura ciclica formando il maleilacetoacetato (due metà: acido maleico e acetoacetato).
L’acido maleico è un acido bicarbossilico con un doppio legame cis.

La deficienza di omogentisato 1,2-diossigenasi provoca l’alcaptonuria. Leggi i nostri appunti sull’alcaptonuria

Poi avviene un’isomerizzazione cis-trans catalizzata dalla maleilacetoacetato isomerasi e si forma fumarilacetoacetato, molecola costituita sempre da due metà: acido fumarico e acetoacetil-CoA.

Il fumarilacetoacetato è il substrato della fumarilacetoacetasi (è un’idrolasi) e si forma fumarato e acetoacetato.

Possiamo quindi dire che fenilalanina e tirosina danno origine a fumarato e Acetoacetil-CoA.

La carenza della fumarilacetoacetasi provoca la tirosinemia di tipo 1.

Fonte: wikipedia
I primi passaggi di questa reazione sono già stati discussi sopra

A questo punto l’acetoacetato deve diventare acetoacetil-CoA. Interviene l’enzima 3-chetoacil-CoA transferasi che prende il CoA dal succinil-CoA e si forma Acetoacetil-CoA.

La degradazione della fenilalanina e della tirosina è stata completata e si sono formati fumarato e acetoacetil-CoA, che poi verrà diviso in due molecole di acetil-CoA.



Autore dell'articolo: Admin

Laureato con 110 e lode alla triennale in Scienze Biologiche e, da Ottobre, sarò studente di Nutrizione Umana nella laurea magistrale in Biologia. In questo sito voglio mettere a disposizione, gratuitamente, tutti gli appunti che mi hanno aiutato a sostenere tutti gli esami della triennale. Potete acquistare, direttamente dal sito, i libri di testo e non solo. Una cortesia: disattivate AdBlock, le pubblicità mi aiutano a finanziare questo progetto..a voi non costa nulla!

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