Leucina

Leucina

Fórmula esquelética de L- leucina
Modelo de pelota y palo [1] Modelo que llena el espacio [1]
Nombres
Nombre IUPAC Leucina
Otros nombres Ácido 2-amino-4-metilpentanoico
Identificadores
Número CAS	61-90-5 Y
Modelo 3D ( JSmol )	Imagen interactiva Zwitterion : imagen interactiva
CHEBI	CHEBI: 57427 Y
CHEMBL	ChEMBL291962 norte
ChemSpider	5880 Y
DrugBank	DB01746 Y
Tarjeta de información ECHA	100.000.475
IUPHAR / BPS	3312
KEGG	D00030 Y
PubChem CID	6106
UNII	GMW67QNF9C Y
Tablero CompTox ( EPA )	DTXSID9023203
InChI InChI = 1S / C6H13NO2 / c1-4 (2) 3-5 (7) 6 (8) 9 / h4-5H, 3,7H2,1-2H3, (H, 8,9) / t5- / m0 / s1 Y Clave: ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVSA-N Y InChI = 1 / C6H13NO2 / c1-4 (2) 3-5 (7) 6 (8) 9 / h4-5H, 3,7H2,1-2H3, (H, 8,9) / t5- / m0 / s1 Clave: ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVBU
Sonrisas CC (C) C [C @@ H] (C (= O) O) N Zwiterión : CC (C) C [C @@ H] (C (= O) [O -]) [NH3 +]
Propiedades
Fórmula química	C 6 H 13 N O 2
Masa molar	131,175  g · mol −1
Acidez (p K a )	2,36 (carboxilo), 9,60 (amino) [2]
Susceptibilidad magnética (χ)	-84,9 · 10 −6 cm 3 / mol
Página de datos complementarios
Estructura y propiedades	Índice de refracción ( n ), constante dieléctrica (ε r ), etc.
Datos termodinámicos	Comportamiento de fase sólido-líquido-gas
Datos espectrales	UV , IR , RMN , MS
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
norte verificar  ( ¿qué es   ?)Ynorte
Referencias de Infobox

Compuesto químico

La leucina (símbolo Leu o L ) ^[3] es un aminoácido esencial que se utiliza en la biosíntesis de proteínas . La leucina es un α-amino ácido, lo que significa que contiene un α- grupo amino (que está en la protonado -NH ₃ ⁺ forma en condiciones biológicas), un α- grupo de ácido carboxílico (que está en la -COO desprotonada ^- forma bajo biológica condiciones), y un grupo isobutilo de cadena lateral , lo que lo convierte en un aminoácido alifático no polar . Es esencialen humanos, lo que significa que el cuerpo no puede sintetizarlo: debe obtenerse de la dieta. Las fuentes dietéticas humanas son alimentos que contienen proteínas, como carnes, productos lácteos, productos de soya y frijoles y otras legumbres. Está codificado por los codones UUA, UUG, CUU, CUC, CUA y CUG.

Como la valina y la isoleucina , la leucina es un aminoácido de cadena ramificada . Los principales productos finales metabólicos del metabolismo de la leucina son acetil-CoA y acetoacetato ; en consecuencia, es uno de los dos aminoácidos exclusivamente cetogénicos , siendo la lisina el otro. ^[4] Es el aminoácido cetogénico más importante en los seres humanos. ^[5]

La leucina y el ácido β-hidroxi β-metilbutírico , un metabolito menor de la leucina , exhiben actividad farmacológica en humanos y se ha demostrado que promueven la biosíntesis de proteínas mediante la fosforilación de la diana mecanicista de la rapamicina (mTOR). ^{[6] [7]}

Leucina dietética

Como aditivo alimentario , la L-leucina tiene el número E E641 y está clasificada como potenciador del sabor . ^[8]

Requisitos

La Junta de Alimentos y Nutrición (FNB) del Instituto de Medicina de EE. UU. Estableció las cantidades dietéticas recomendadas (RDA) de aminoácidos esenciales en 2002. Para leucina, para adultos de 19 años o más, 42 mg / kg de peso corporal / día. ^[9]

Fuentes

Fuentes alimenticias de leucina ^[10]

Comida	g / 100g
Concentrado de proteína de suero , polvo seco	10.0-12.0
Concentrado de proteína de soja , polvo seco	7.5-8.5
Concentrado de proteína de guisante , polvo seco	6.6
Habas de soja , semillas maduras, tostadas, saladas	2,87
Semilla de cáñamo , pelada	2.16
Ternera , redonda, superior redonda, cruda	1,76
Miseria	1,67
Pescado , salmón, rosado, crudo	1,62
Germen de trigo	1,57
Almendras	1,49
Pollo , asadores o freidoras, muslo, crudo	1,48
Huevo de gallina , yema, crudo	1,40
Avena	1,28
Edamame (soja, verde, cruda)	0,93
Frijoles pintos cocidos	0,78
Lentejas cocidas	0,65
Garbanzos , cocidos	0,63
Maíz , amarillo	0,35
Leche de vaca , entera, 3,25% de grasa láctea	0,27
Arroz integral, de grano medio, cocido	0,19
Leche , humana, madura, fluida	0,10

Efectos sobre la salud

Como suplemento dietético , se ha descubierto que la leucina ralentiza la degradación del tejido muscular al aumentar la síntesis de proteínas musculares en ratas envejecidas. ^[11] Sin embargo, los resultados de los estudios comparativos son contradictorios. La suplementación con leucina a largo plazo no aumenta la masa muscular ni la fuerza en hombres ancianos sanos. ^[12] Pero la suplementación de leucina con una combinación de l-carnitina y creatinina se vuelve eficaz en la masa corporal magra y fortalece los músculos en adultos mayores sanos. ^[13]Se necesitan más estudios, preferiblemente basados ​​en una muestra objetiva y aleatoria de la sociedad. Los factores como las elecciones de estilo de vida, la edad, el sexo, la dieta, el ejercicio, etc. deben tenerse en cuenta en los análisis para aislar los efectos de la leucina suplementaria como independiente o si se toma con otros aminoácidos de cadena ramificada (BCAA). Hasta entonces, la leucina suplementaria dietética no puede asociarse como la razón principal para el crecimiento muscular o el mantenimiento óptimo para toda la población.

Tanto la L-leucina como la D-leucina protegen a los ratones contra las convulsiones. ^[14] D-leucina también termina convulsiones en ratones después de la aparición de la actividad convulsiva, al menos tan efectivamente como diazepam y sin efectos sedantes. ^{[14] La} disminución de la ingesta dietética de L-leucina promueve la adiposidad en ratones. ^[15] Los niveles altos de leucina en sangre están asociados con la resistencia a la insulina en humanos, ratones y roedores. ^[16] Esto podría deberse al efecto de la leucina para estimular la señalización de mTOR . ^[17] La restricción dietética de leucina y otros BCAA puede revertir la obesidad inducida por la dieta en ratones de tipo salvaje al aumentar el gasto de energía y puede restringir la ganancia de masa grasa de ratas hiperfágicas. ^{[18] [19]}

Seguridad

La toxicidad por leucina, como se observa en la enfermedad de orina descompensada por jarabe de arce , causa delirio y compromiso neurológico, y puede poner en peligro la vida. ^{[ cita requerida ]}

Una ingesta elevada de leucina puede causar o exacerbar los síntomas de la pelagra en personas con bajo nivel de niacina porque interfiere con la conversión de L-triptófano en niacina. ^[20]

Se observó leucina en dosis superiores a 500 mg / kg / d con hiperamonemia . ^[21] Como tal, extraoficialmente, se puede sugerir un nivel máximo de ingesta tolerable (UL) de leucina en hombres adultos sanos a 500 mg / kg / d o 35 g / d en condiciones dietéticas agudas. ^{[21] [22]}

Farmacología

Farmacodinámica

La leucina es un aminoácido de la dieta con la capacidad de estimular directamente la síntesis de proteínas musculares miofibrilares . ^[23] Este efecto de la leucina surge como resultado de su función como activador de la diana mecanicista de la rapamicina (mTOR), ^[7] una proteína quinasa serina-treonina que regula la biosíntesis de proteínas y el crecimiento celular . La activación de mTOR por la leucina está mediada por Rag GTPasas , ^{[24] [25] [26]} unión de leucina a leucil-tRNA sintetasa , ^[24][25] unión de leucina a sestrina 2 , ^{[27] [28] [29]} y posiblemente otros mecanismos.

Metabolismo en humanos

Metabolismo de la leucina en humanos L- leucina De cadena ramificada amino aminotransferasa ácido α-cetoglutarato Glutamato Glutamato Alanina Piruvato Músculo : α-cetoisocaproato (α-KIC) Hígado : α-cetoisocaproato (α-KIC) Α-cetoácido deshidrogenasa de cadena ramificada ( mitocondrias ) KIC-dioxigenasa ( citosol ) Isovaleril-CoA β-hidroxi β-metilbutirato ( HMB ) Excretado en orina (10 a 40%) HMB-CoA β-hidroxi β-metilglutaril-CoA (HMG-CoA) β-Metilcrotonil-CoA (MC-CoA) β-Metilglutaconil-CoA (MG-CoA) CO 2 CO 2 O 2 CO 2 H 2 O CO 2 H 2 O ( hígado ) HMG-CoA liasa Enoil-CoA hidratasa Isovaleril-CoA deshidrogenasa MC-CoA carboxilasa MG-CoA hidratasa HMG-CoA reductasa HMG-CoA  sintasa β-hidroxibutirato deshidrogenasa Vía del mevalonato Tiolasa Enzima desconocida β-hidroxibutirato Acetoacetil-CoA Acetil-CoA Acetoacetato Mevalonato Colesterol [nota 1] Vía metabólica humana para HMB e isovaleril-CoA en relación con L- leucina . [32] [33] [34] De las dos vías principales, la L- leucina se metaboliza principalmente en isovaleril-CoA, mientras que solo alrededor del 5% se metaboliza en HMB. [32] [33] [34]

El metabolismo de la leucina ocurre en muchos tejidos del cuerpo humano ; sin embargo, la mayor parte de la leucina de la dieta se metaboliza en el hígado , el tejido adiposo y el tejido muscular . ^{[ cita médica necesaria ]} El tejido adiposo y muscular usa leucina en la formación de esteroles y otros compuestos. ^{[ cita médica necesaria ] El} uso combinado de leucina en estos dos tejidos es siete veces mayor que en el hígado. ^[35]

En individuos sanos, aproximadamente el 60% de la L- leucina de la dieta se metaboliza después de varias horas, y aproximadamente el 5% (  rango de 2 a 10% ) de la L- leucina de la dieta se convierte en ácido β-hidroxi β-metilbutírico (HMB). ^{[33] [36] [34]} Alrededor del 40% de la L- leucina de la dieta se convierte en acetil-CoA , que posteriormente se utiliza en la síntesis de otros compuestos. ^[34]

La gran mayoría del metabolismo de la L- leucina es catalizada inicialmente por la enzima aminotransferasa de aminoácidos de cadena ramificada , que produce α-cetoisocaproato (α-KIC). ^{[33] [34] La} α-KIC es principalmente metabolizada por la enzima mitocondrial de cadena ramificada α-cetoácido deshidrogenasa , que la convierte en isovaleril-CoA . ^{[33] [34] La} isovaleril-CoA es posteriormente metabolizada por la isovaleril-CoA deshidrogenasa y se convierte en MC-CoA , que se utiliza en la síntesis de acetil-CoA y otros compuestos. ^[34] Durantedeficiencia de biotina , el HMB se puede sintetizar a partir de MC-CoA mediante enoil-CoA hidratasa y una enzima tioesterasa desconocida , ^{[30] [31] [37]} que convierten MC-CoA en HMB-CoA y HMB-CoA en HMB respectivamente. ^[31] Una cantidad relativamente pequeña de α-KIC es metabolizada en el hígado por la enzima citosólica 4-hidroxifenilpiruvato dioxigenasa (KIC dioxigenasa), que convierte α-KIC en HMB. ^{[33] [34] [38]} En individuos sanos, esta vía menor, que implica la conversión deL -leucinaa α-KIC y luego HMB - es la ruta predominante de síntesis de HMB. ^{[33] [34]}

Una pequeña fracción de L -leucina metabolismo - menos del 5% en todos los tejidos excepto los testículos , donde representa aproximadamente el 33% - es catalizada inicialmente por aminomutase leucina , produciendo β-leucina , que posteriormente se metaboliza en β-cetoisocaproato (β- KIC), β-cetoisocaproil-CoA y luego acetil-CoA por una serie de enzimas no caracterizadas. ^{[34] [39]}

El metabolismo del HMB es catalizado por una enzima no caracterizada que lo convierte en β-hidroxi β-metilbutiril-CoA ( HMB-CoA ). ^{[30] [34] La} HMB-CoA es metabolizada por enoil-CoA hidratasa u otra enzima no caracterizada, produciendo β-metilcrotonil-CoA ( MC-CoA ) o hidroximetilglutaril-CoA ( HMG-CoA ) respectivamente. ^{[33] [34]} La enzima metilcrotonil-CoA carboxilasa convierte la MC-CoA en metilglutaconil-CoA ( MG-CoA ), que posteriormente se convierte en HMG-CoA.por metilglutaconil-CoA hidratasa . ^{[33] [34] [39] La} HMG-CoA luego se escinde en acetil-CoA y acetoacetato por la HMG-CoA liasa o se usa en la producción de colesterol a través de la vía del mevalonato . ^{[33] [34]}

Síntesis en organismos no humanos

La leucina es un aminoácido esencial en la dieta de los animales porque carecen de la vía enzimática completa para sintetizarla de novo a partir de posibles compuestos precursores. En consecuencia, deben ingerirlo, generalmente como componente de proteínas. Las plantas y los microorganismos sintetizan leucina a partir del ácido pirúvico con una serie de enzimas: ^[40]

• Acetolactato sintasa
• Acetohidroxiácido isomero reductasa
• Dihidroxiácido deshidratasa
• α-isopropilmalato sintasa
• α-isopropilmalato isomerasa
• Leucina aminotransferasa

La síntesis del pequeño aminoácido hidrofóbico valina también incluye la parte inicial de esta vía.

Química

( S ) -leucina (o L -leucina), izquierda; ( R ) -leucina (o D -leucina), derecha, en forma zwiteriónica a pH neutro

La leucina es un aminoácido de cadena ramificada (BCAA) ya que posee una cadena lateral alifática que no es lineal.

La leucina racémica se había sometido a radiación de sincrotrón polarizada circularmente para comprender mejor el origen de la asimetría biomolecular. Se había inducido una mejora enantiomérica del 2,6%, lo que indica un posible origen fotoquímico de la homoquiralidad de las biomoléculas . ^[41]

Ver también

• Leucinas , isómeros y derivados de la leucina.
• Cremallera de leucina , un motivo común en las proteínas del factor de transcripción

Notas

1. Esta reacción es catalizada por unaenzima tioesterasa desconocida. ^{[30] [31]}

Referencias

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7. Wilkinson DJ, Hossain T, Hill DS, Phillips BE, Crossland H, Williams J, Loughna P, Churchward-Venne TA, Breen L, Phillips SM, Etheridge T, Rathmacher JA, Smith K, Szewczyk NJ, Atherton PJ ( Junio ​​del 2013). "Efectos de la leucina y su metabolito β-hidroxi-β-metilbutirato sobre el metabolismo de la proteína del músculo esquelético humano" . La revista de fisiología . 591 (11): 2911–2923. doi : 10.1113 / jphysiol.2013.253203 . PMC 3690694 . PMID 23551944 .  La estimulación de MPS a través de la señalización de mTORc1 después de la exposición al HMB está de acuerdo con los estudios preclínicos (Eley et al. 2008). ... Además, hubo una clara divergencia en la amplitud de la fosforilación para 4EBP1 (en Thr37 / 46 y Ser65 / Thr70) y p70S6K (Thr389) en respuesta tanto a Leu como a HMB, y este último mostró una fosforilación más pronunciada y sostenida. ... No obstante, como la respuesta general de MPS fue similar, esta distinción de señalización celular no se tradujo en efectos anabólicos estadísticamente distinguibles en nuestra medida de resultado primaria de MPS. ... Curiosamente, aunque el HMB administrado por vía oral no produjo un aumento de la insulina plasmática, causó una depresión en el MPB (-57%). Normalmente,Las disminuciones posprandiales de MPB (de ~ 50%) se atribuyen a los efectos ahorradores de nitrógeno de la insulina desde el pinzamiento de la insulina en concentraciones posabsorbentes (5 μU ml^-1 ) mientras que la infusión continua de AA (18 g h ^-1 ) no suprimió la MPB (Greenhaff et al. 2008), por lo que decidimos no medir la MPB en el grupo Leu, debido a una hiperinsulinemia anticipada (Fig. 3C). Por lo tanto, HMB reduce la MPB de una manera similar, pero independiente de, la insulina. Estos hallazgos están en línea con los informes de los efectos anticatabólicos del HMB que suprime el MPB en modelos preclínicos, mediante la atenuación de la proteólisis mediada por proteasoma en respuesta al LPS (Eley et al. 2008).
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    Figura 8.57: Metabolismo de la L- leucina Archivado el 22 de marzo de 2018 en la Wayback Machine.
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Enlaces externos

• Biosíntesis de leucina