La biosíntesis de carnitina es un método para la producción endógena de L-carnitina , una molécula esencial para el metabolismo energético . [1] [2] [3] [4] En humanos y muchos otros animales , la L-carnitina se obtiene tanto de la dieta como por biosíntesis . [5] [6] La ruta de biosíntesis de carnitina está altamente conservada entre muchos eucariotas y algunos procariotas . [7] [8] [9]
La L-carnitina se biosintetiza a partir de N ε -trimetillisina. [10] Al menos cuatro enzimas están involucradas en la ruta biosintética general. Son N ε -trimetillisina hidroxilasa , 3-hidroxi- N ε - trimetillisina aldolasa , 4 - N -trimetilaminobutiraldehído deshidrogenasa y γ-butirobetaína hidroxilasa .
La primera enzima de la vía biosintética de la L-carnitina es la N ε -trimetillisina hidroxilasa , una oxigenasa dependiente de hierro y 2-oxoglutarato (2OG) que también requiere ascorbato . [11] La N ε -trimetillisina hidroxilasa cataliza la reacción de hidroxilación de la N ε -trimetillisina a 3-hidroxi- N ε -trimetillisina.
La teoría de consenso actual sobre el origen de N ε -trimetillisina en mamíferos es que los mamíferos utilizan la degradación lisosomal o proteasómica de proteínas que contienen residuos de N ε -trimetillisina como punto de partida para la biosíntesis de carnitina. [12] [13] [14] También se propuso una teoría alternativa que involucraba la biosíntesis endógena de no peptidil, basada en la evidencia recopilada de un estudio que involucró la alimentación de sujetos humanos normales y desnutridos con el aminoácido lisina . [15] Aunque N ε La ruta biosintética de -trimetillisina que involucra a N ε -trimetillisina metiltransferasa se ha caracterizado completamente en hongos , incluido Neurospora crassa , tal ruta biosintética nunca se ha caracterizado adecuadamente en mamíferos o humanos. [16] Una tercera teoría sobre el origen de la N ε -trimetillisina en los mamíferos no involucra en absoluto la biosíntesis, sino la ingesta dietética directa de alimentos vegetales. [ cita requerida ] El análisis de cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) ha confirmado que las verduras contienen una cantidad significativa de N ε-trimetillisina. [17]
El segundo paso de la biosíntesis de L-carnitina requiere la enzima 3-hidroxi- N ε - trimetillisina aldolasa. La 3-hidroxi- N ε -trimetillisina aldolasa es una aldolasa dependiente de fosfato de piridoxal y cataliza la escisión de 3-hidroxi- N ε -trimetillisina en 4-N-trimetilaminobutiraldehído y glicina .
La verdadera identidad de la 3-hidroxi- N ε - trimetillisina aldolasa es esquiva y el gen de mamífero que codifica la 3-hidroxi- N ε - trimetillisina aldolasa no ha sido identificado. La actividad de la 3-hidroxi- N ε - trimetillisina aldolasa se ha demostrado tanto en la L-treonina aldolasa como en la serina hidroximetiltransferasa , [18] [19] aunque aún no se ha establecido si esta es la principal actividad catalítica de estas enzimas.