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Los aminoácidos proteinogénicos son una pequeña fracción de todos los aminoácidos.

Los aminoácidos proteinogénicos son aminoácidos que se incorporan biosintéticamente a las proteínas durante la traducción . La palabra "proteinogénico" significa "creación de proteínas". A lo largo de la vida conocida , hay 22 aminoácidos codificados genéticamente (proteinogénicos), 20 en el código genético estándar y 2 adicionales que pueden incorporarse mediante mecanismos especiales de traducción. [1]

Por el contrario, los aminoácidos no proteinogénicos son aminoácidos que no se incorporan a proteínas (como GABA , L -DOPA o triyodotironina ), se incorporan incorrectamente en lugar de un aminoácido codificado genéticamente o no se producen directamente y de forma aislada por células estándar. maquinaria (como hidroxiprolina ). Este último a menudo resulta de la modificación postraduccional de proteínas. Algunos aminoácidos no proteinogénicos se incorporan en péptidos no ribosómicos que son sintetizados por péptidos sintetasas no ribosomales.

Tanto los eucariotas como los procariotas pueden incorporar selenocisteína en sus proteínas a través de una secuencia de nucleótidos conocida como elemento SECIS , que dirige a la célula a traducir un codón UGA cercano como selenocisteína (UGA es normalmente un codón de terminación ). En algunos procariotas metanogénicos , el codón UAG (normalmente un codón de terminación) también se puede traducir a pirrolisina . [2]

En eucariotas, solo hay 21 aminoácidos proteinogénicos, los 20 del código genético estándar, más selenocisteína . Los seres humanos pueden sintetizar 12 de estos entre sí o de otras moléculas de metabolismo intermedio. Los otros nueve deben consumirse (generalmente como sus derivados proteicos), por lo que se denominan aminoácidos esenciales . Los aminoácidos esenciales son histidina , isoleucina , leucina , lisina , metionina , fenilalanina , treonina , triptófano y valina (es decir, H, I, L, K, M, F, T, W, V). [3]

Se ha encontrado que los aminoácidos proteinogénicos están relacionados con el conjunto de aminoácidos que pueden ser reconocidos por los sistemas de autoaminoacilación de ribozimas . [4] Por lo tanto, los aminoácidos no proteinogénicos habrían sido excluidos por el éxito evolutivo contingente de las formas de vida basadas en nucleótidos. Se han ofrecido otras razones para explicar por qué ciertos aminoácidos no proteinogénicos específicos no se incorporan generalmente a las proteínas; por ejemplo, la ornitina y la homoserina se ciclan contra la estructura del péptido y fragmentan la proteína con semividas relativamente cortas , mientras que otras son tóxicas porque pueden incorporarse por error a proteínas, como el análogo de arginina canavanina..

Estructuras [ editar ]

A continuación se ilustran las estructuras y abreviaturas de los 21 aminoácidos que están codificados directamente para la síntesis de proteínas por el código genético de los eucariotas. Las estructuras que se dan a continuación son estructuras químicas estándar, no las formas típicas de iones híbridos que existen en soluciones acuosas.

Tabla agrupada de estructuras de 21 aminoácidos, nomenclatura y valores de pKa de sus grupos laterales
  • L- Alanina
    (Ala / A)

  • L- Arginina
    (Arg / R)

  • L- asparagina
    (Asn / N)

  • Ácido L- aspártico
    (Asp / D)

  • L- cisteína
    (Cys / C)

  • Ácido L- glutámico
    (Glu / E)

  • L- glutamina
    (Gln / Q)

  • Glicina
    (Gly / G)

  • L- histidina
    (His / H)

  • L- isoleucina
    (Ile / I)

  • L- leucina
    (Leu / L)

  • L- lisina
    (Lys / K)

  • L- metionina
    (Met / M)

  • L- fenilalanina
    (Phe / F)

  • L- prolina
    (Pro / P)

  • L -Serina
    (Ser / S)

  • L- treonina
    (Thr / T)

  • L -
    triptófano (Trp / W)

  • L -Tirosina
    (Tyr / Y)

  • L -Valina
    (Val / V)

IUPAC / IUBMB ahora también recomienda abreviaturas estándar para los siguientes dos aminoácidos:

  • L- selenocisteína
    (Sec / U)

  • L- pirrolisina
    (Pyl / O)

Propiedades químicas [ editar ]

A continuación se muestra una tabla que enumera los símbolos de una letra, los símbolos de tres letras y las propiedades químicas de las cadenas laterales de los aminoácidos estándar. Las masas enumeradas se basan en promedios ponderados de los isótopos elementales en sus abundancias naturales . La formación de un enlace peptídico da como resultado la eliminación de una molécula de agua . Por lo tanto, la masa de la proteína es igual a la masa de aminoácidos que componen la proteína menos 18.01524 Da por enlace peptídico.

Propiedades químicas generales [ editar ]

Propiedades de la cadena lateral [ editar ]

§: Los valores de Asp, Cys, Glu, His, Lys y Tyr se determinaron utilizando el residuo de aminoácido colocado centralmente en un pentapéptido de alanina. [5] El valor de Arg es de Pace et al. (2009). [6] El valor de Sec es de Byun y Kang (2011). [7]

ND: No se ha informado el valor de pKa de la pirrolisina.

Nota: El valor de pKa de un residuo de aminoácido en un péptido pequeño suele ser ligeramente diferente cuando está dentro de una proteína. Los cálculos de pKa de proteína se utilizan a veces para calcular el cambio en el valor de pKa de un residuo de aminoácido en esta situación.

Expresión genética y bioquímica [ editar ]

* UAG es normalmente el codón de parada ámbar , pero en los organismos que contienen la maquinaria biológica codificada por el grupo de genes pylTSBCD se incorporará el aminoácido pirrolisina. [8]
** UGA es normalmente el codón de parada de ópalo (o ámbar), pero codifica selenocisteína si está presente un elemento SECIS .
El codón de terminación no es un aminoácido, pero se incluye para completar.
†† UAG y UGA no siempre actúan como codones de terminación (ver más arriba).
Un aminoácido esencial no se puede sintetizar en humanos y, por lo tanto, debe suministrarse en la dieta. Los aminoácidos condicionalmente esenciales no se requieren normalmente en la dieta, pero deben suministrarseexógenamente a poblaciones específicas que no lo sintetizan en cantidades adecuadas.
La aparición de aminoácidos se basa en 135 arqueas, 3775 bacterias, 614 proteomas de eucariotas y proteomas humanos (21006 proteínas), respectivamente. [9]

Espectrometría de masas [ editar ]

En espectrometría de masas de péptidos y proteínas, es útil el conocimiento de las masas de los residuos. La masa del péptido o proteína es la suma de las masas de residuos más la masa de agua ( masa monoisotópica = 18.01056 Da; masa promedio = 18.0153 Da). Las masas de residuos se calculan a partir de fórmulas químicas tabuladas y pesos atómicos. [10] En espectrometría de masas , los iones también pueden incluir uno o más protones ( masa monoisotópica = 1.00728 Da; masa promedio * = 1.0074 Da). * Los protones no pueden tener una masa promedio, esto confunde a los Deuterones como un isótopo válido, pero deberían ser de una especie diferente (ver Hydron (química) )

§ Masa monoisotópica

Estequiometría y costo metabólico en la célula [ editar ]

La siguiente tabla enumera la abundancia de aminoácidos en las células de E. coli y el costo metabólico (ATP) para la síntesis de los aminoácidos. Los números negativos indican que los procesos metabólicos son favorables a la energía y no cuestan el ATP neto de la célula. [11] La abundancia de aminoácidos incluye aminoácidos en forma libre y en forma de polimerización (proteínas).

Comentarios [ editar ]

Catabolismo [ editar ]

Catabolismo de aminoácidos

Los aminoácidos pueden clasificarse según las propiedades de sus principales productos: [12]

  • Glucogénico, y los productos tienen la capacidad de formar glucosa por gluconeogénesis.
  • Cetogénico, y los productos no tienen la capacidad de formar glucosa: estos productos aún se pueden usar para la cetogénesis o la síntesis de lípidos .
  • Aminoácidos catabolizados en productos glucogénicos y cetogénicos

Ver también [ editar ]

  • Aminoácido glucogénico
  • Aminoácido cetogénico

Referencias [ editar ]

  1. ^ Ambrogelly A, Palioura S, Söll D (enero de 2007). "Expansión natural del código genético". Biología química de la naturaleza . 3 (1): 29–35. doi : 10.1038 / nchembio847 . PMID  17173027 .
  2. ^ Lobanov AV, Turanov AA, Hatfield DL, Gladyshev VN (agosto de 2010). "Funciones duales de los codones en el código genético" . Revisiones críticas en bioquímica y biología molecular . 45 (4): 257–65. doi : 10.3109 / 10409231003786094 . PMC 3311535 . PMID 20446809 .  
  3. ^ Young VR (agosto de 1994). "Requisitos de aminoácidos adultos: el caso de una revisión importante en las recomendaciones actuales" (PDF) . La Revista de Nutrición . 124 (8 Suppl): 1517S – 1523S. doi : 10.1093 / jn / 124.suppl_8.1517S . PMID 8064412 .  
  4. ^ Erives A (agosto de 2011). "Un modelo de enzimas de ARN proto-anti-codón que requieren homoquiralidad de L-aminoácidos" . Revista de evolución molecular . 73 (1-2): 10-22. Código bibliográfico : 2011JMolE..73 ... 10E . doi : 10.1007 / s00239-011-9453-4 . PMC 3223571 . PMID 21779963 .  
  5. ^ Thurlkill RL, Grimsley GR, Scholtz JM, Pace CN (mayo de 2006). "Valores de pK de los grupos ionizables de proteínas" . Ciencia de las proteínas . 15 (5): 1214–8. doi : 10.1110 / ps.051840806 . PMC 2242523 . PMID 16597822 .  
  6. ^ Ritmo CN, Grimsley GR, Scholtz JM (mayo de 2009). "Grupos ionizables de proteínas: valores de pK y su contribución a la estabilidad y solubilidad de las proteínas" . La Revista de Química Biológica . 284 (20): 13285–9. doi : 10.1074 / jbc.R800080200 . PMC 2679426 . PMID 19164280 .  
  7. ^ Byun BJ, Kang YK (mayo de 2011). "Preferencias conformacionales y valor de pK (a) del residuo de selenocisteína". Biopolímeros . 95 (5): 345–53. doi : 10.1002 / bip.21581 . PMID 21213257 . S2CID 11002236 .  
  8. ^ Rother M, Krzycki JA (agosto de 2010). "Selenocisteína, pirrolisina y el metabolismo energético único de arqueas metanogénicas" . Archaea . 2010 : 1–14. doi : 10.1155 / 2010/453642 . PMC 2933860 . PMID 20847933 .  
  9. ^ Kozlowski LP (enero de 2017). "Proteoma-pI: base de datos del punto isoeléctrico del proteoma" . Investigación de ácidos nucleicos . 45 (D1): D1112 – D1116. doi : 10.1093 / nar / gkw978 . PMC 5210655 . PMID 27789699 .  
  10. ^ "Pesos atómicos y composiciones isotópicas para todos los elementos" . NIST . Consultado el 12 de diciembre de 2016 .
  11. ^ Phillips R, Kondev J, Theriot J, García HG, Orme N (2013). Biología física de la célula (Segunda ed.). Garland Science. pag. 178. ISBN 978-0-8153-4450-6.
  12. ^ Ferrier DR (2005). "Capítulo 20: Degradación y síntesis de aminoácidos". En Champe PC, Harvey RA, Ferrier DR (eds.). Reseñas ilustradas de Lippincott: Bioquímica (Reseñas ilustradas de Lippincott) . Hagerstwon, MD: Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 978-0-7817-2265-0.

Referencias generales [ editar ]

  • Nelson, David L .; Cox, Michael M. (2000). Principios de bioquímica de Lehninger (3ª ed.). Digno de los editores. ISBN 978-1-57259-153-0.
  • Kyte J, Doolittle RF (mayo de 1982). "Un método sencillo para mostrar el carácter hidropático de una proteína". Revista de Biología Molecular . 157 (1): 105–32. CiteSeerX  10.1.1.458.454 . doi : 10.1016 / 0022-2836 (82) 90515-0 . PMID  7108955 .
  • Meierhenrich, Uwe J. (2008). Los aminoácidos y la asimetría de la vida (1ª ed.). Saltador. ISBN 978-3-540-76885-2.
  • Bioquímica, Harpers (2015). Harpers Illustrated Biochemistry (30ª ed.). Lange. ISBN 978-0-07-182534-4.

Enlaces externos [ editar ]

  • El origen del código de una sola letra para los aminoácidos.