Metabolismus proteinů a a-aminod u sí k 11
1
Aminokyseliny - struktura, vlastnosti. Intracelulární degradace proteinů - proteasom, ubikvitin, lyzosom. Transaminaee. Deaminace. Ureosyntetieký cyklus.
Přehled metabolismu proteinů
Exogénni proteiny
Mastné kyseliny Lipidy
Aminy
Neurolransmitcry neesenciálních Puriny/pyrimidiny Porfyriny
Intermcdiáty Biosynléza-*—■ citrátového cyklu A
Glukosu
Glykogen
proteiny s různým poločasem rozpadu (minuty - několik dnu)
Intracelulární degradace proteinů a) Degradace zprostředkovaná lyzosomy
. Degradované proteiny:     extracclulární (převzaté endocytózou),
membránově vázané, intracelulární za stresových podmínek (au
b) Degradace zprostředkovaná ubikvilin-proteasomy (cyloplasma, jádro)
« Degradované proteiny: poškozené intracelulární proteiny a chybně sbalené proteiny
proteiny kódované viry a jinými intraeelulárními parasity transkripciu faktory cykliny a jiné regulační molekuly proteiny s krátkým poločasem
• Významná v buněčných procesech (růst, diferenciace, přenos signálu, apoptóza).
1. Popište jednotlivé kroky odbourávání exlracclulárních glykoproteinu.
2. Jaký důsledek má desializace glykoproteinu v plasmě?
3. Jaká je ľunkce ubikvitinu v buňce?
4. Popište strukturu a funkci proteasomu.
■9
6
Proteasom
37
Aktivace cílového proteinu ubikvitinem
(tloj)liile)
Ubikvitin amidovou vazbou vázaný na cílový protein
Regulace degradace proteinů na úrovni: - aktivace cílového proteinu ubikvitinem
- aktivace ubikvitin-protein ligasy
5. V buňkách bylo popsáno více než 300 různých ubikvilin-ligas. Každá má určitou specifítu vůči poškozenému proteinu, proteinu s krátkým poločasem nebo regulačnímu proteinu. Jaký je důsledek chybějící určité ubikvitin-ligasy v buňce?
6. Buněčný cyklus je koordinován cyklin-dependentními kinasami. Většina cyklinu má poločas existence 0,5-1 hod. Který z procesů degradace proteinů se uplatňuje při odbourávání cyklinu a jaký to má význam?
7. Jediný v praxi používaný inhibitor proleasomu je syntetický tripeptid obsahující bor (Borlezomib). Používá se při terapii mnohočetného myelomu. Pokuste se vysvětlit princip jeho účinku.
8. Který ze zmíněných mechanismů degradace proteinů je závislý na ATP?
Eliminace a-aminodusíku /. aminokyselin
1) Transaminace - většina aminokyselin, kromě: Arg, Lys, Mel, Thr, Trp, Pro. His • Obecná rovnice reakce katalyzovaná aminolranslerasami (doplňte):
COOH COOH I I H2N—CH + 0=C =5=^ -|- .....
I I
R., R2
9. Která z 2-oxokyselin je nejčastějším akeeptorem aminoskupiny?
10. Který kofaklor využívají aminotransferasy?
38
11. Napište rovnici reakce katalyzované alaninaminotransferasou (ALT).
12. Napište rovnici vzniku Asp v reakci katalyzované aspartátaminotransferasou (AST).
I 3. Jaký jc další osud aminokyseliny vzniklé v transaminační reakci z a) pyruvátu; b) oxalacelátu?
14. Vysvětlete obecný význam aminotransferas při odbourávání aminokyselin.
15. Jaký význam má reakce kalalyzovaná AST v metabolismu aminokyselin?
16. Doplňte jednotlivé kroky transaminace:
2) Deaminace
a) Deliydrogenační deaminace
■   Deaminace katalyzované glutamáldehydrogenasou (GMD)
NAD(P)'1'        NAD(P)hl + H* NH4'
L-glutamát 2-iminoglutarát 2-oxoglutarát
Reakce je reversibilní, NAD1" je využíváno hlavně při deaminaci Glu, zatímco NADPI-I při jeho syntéze.
17. Za jakých podmínek se uplatní reakce ve směru vzniku L-glutamátu?
18. Reakce probíhající v nervové buňce ve směru vzniku glutamátu může narušit energetický metabolismus nervové buňky. Pokuste se vysvětlit proč.
39
Dcaminace kalalyzovaná L-aminooxidasami (FMN), D-aminooxidasami (FAD, ledviny a játra):
2-iminokyselina 2-oxokyselina
19. Jaký je význam D-aminooxidás pro organismus'.' b) Desaturačnf dcaminace histidinu
20. Produktem deaminace histidinu je urokanová kyselina (dvojná vazba vycházející z a-uhlíku). Nakreslete její vzorec.
Detoxikace amoniaku
•>   Koncentrace (Nl-l/ a Nl-lj) v plasmo: obvykle 6-12 umol/l (norma < 50 |imol/l) a) Ureosyntetický cyklus (játra)
21. Popište reakce, kterými je amoniak uvolněn v játrech z a) Ala; b) Glu.
22. Jaký je původ atomu dusíku v molekule močoviny.
23. Jaká je energetická spotřeba ATP při biosynléze I molu močoviny?
24. Ve kterých částech jaterní buňky jsou lokalizovány reakce ureosynlelického cyklu?
25. Doplňte dílčí reakce ureosyntetického cyklu:
« Syntéza karbamoylfosfátu
NH3 + I-ICO3 +...... ->■ ..............+.....+ .....
karbamoylfosfál
o Tvorba cilrullinu
H2G-NH2 I
CH2 CH2
karbamoylfosfát + __
I
COOH
» Tvorba argininsukcinátu
ATP AMP + PPi
citrullin + ...............
argininsukcinál
40
• Slepení argininsukcinátu
argininsukcinát . + .
fumarát
o Slepení arginínu H20
L-arginin ~*—...............+..............
L-ornithin
26. Nakreslete vzorec allosteričkého aktivátoru karbamoylfosfátsynthasy 1.
27. Při tvorbě močoviny se spotřebovává v buňce L-aspartát. Jakými reakcemi ho lze získat 7. furnarátu, který při tvorbě močoviny vzniká?
28. Syntéza močoviny je aeifikující děj. Zdůvodněte.
29. Močovina se váže v neenzymové reakci na /V-konec proteinů (karbamylace proteinů). Nakreslete produkty vznikající při karbamylaci hemoglobinu Hb—Val—NHo (nonna do 1.6 % z celkového lib (4Fc)).
b) Gllltaminsyilthetasíl (sval, mozek, játra, milochondrie)
A"(P ADP + Pj
L-glutamát
L-glutamin
30. Deloxikace amoniaku v mozku se děje převážně jeho vazbou na glutamát.  Jakými reakcemi je spotřebovaný glutamát doplňován?
c) Glutainátdehydrogenasa
31, Uveďte substrát, na který se váže amoniak v reakci kalalyzované GMD. Vyžaduje lato reakce energii? Jedná se o oxidaci či redukci?
41