Zhrnutie na Metabolizmus serínu, treonínu, glycínu a alanínu

## Úvod Metabolizmus aminokyselín serínu, glycínu, treonínu a alanínu predstavuje dôležité prepojenie medzi glykolýzou, glukoneogenézou, syntézou nukleotidov, hemu a detoxikačnými reakciami v pečeni. Tento materiál rozkladá jednotlivé dráhy, funkcie a klinicky relevantné aspekty tak, aby ste si ich ľahko osvojili. > Definícia: Serín je neesenciálna aminokyselina odvodená z 3-fosfoglycerátu; slúži ako donor 1C zvyškov pre tetrahydrofolát (THF). ## Prehľadné rozdelenie - **Serín**: neesenciálna, hlavný zdroj 1C zvyškov pre THF, prekurzor glycinu, etanolamínu, cisteínu. - **Glycin**: vzniká zo serínu, substrát pre hem, puríny, kreatín a konjugácie v pečeni. - **Treonín**: esenciálna, katabolizmus vedie k 2-oxobutyrátu a ďalej na sukcinyl‑CoA. - **Alanín**: neesenciálna, premena na pyruvát pomocou ALT, transport aminodusíka (glukózo‑alanínový cyklus). ## Serín: syntéza, premeny a význam ### Syntéza serínu - Serín sa syntetizuje z medziproduktu glykolýzy: $3$‑fosfoglycerát ($3$‑PG). ### Hlavné metabolické cesty serínu 1. Dekarboxylácia -> **etanolamín** (koenzým PLP), prekurzor fosfolipidov. 2. Serín‑hydroxymetyltransferáza (SHMT): prenos 1C zvyšku na THF \(\Rightarrow\) vznik **glycínu** a **metylén‑THF**. 3. Zapojenie do syntézy sfingozínu (via palmitoyl‑CoA, PLP) a do tvorby cystationínu pri reakcii s homocysteínom. 4. Priama deaminácia serín­dehydratázou (PLP) -> **pyruvát** + NH$_3$. > Definícia: 1C metabolizmus - súbor reakcií, ktoré prenášajú a využívajú jednouhlíkové zvyšky (napr. metylén‑THF) v biosyntézach nukleotidov a aminokyselín. ### Klinické a praktické poznámky - Serínovými zvyškami sa často fosforylujú proteíny (kinázy). To ovplyvňuje signalizáciu a reguláciu enzýmov. - Nedostatok folátu/THF obmedzuje využitie 1C zvyškov zo serínu pri syntéze purínov a dTMP. Fun fact: Serín je jediná bežná aminokyselina, ktorá sa bežne deaminuje priamo na pyruvát bez predchádzajúcej aktivácie. ## Glycin: funkcie a katabolizmus ### Hlavné využitie glycínu - Syntéza hemu: glycin + sukcinyl‑CoA -> kyselina 5‑aminolevulínová (ALA) v mitochondrii (prvý krok tvorby hemu). - Syntéza purínov de novo: glycin je vstupným stavebným kameňom pri tvorbe purínového skeletu. - Konjugácie v pečeni (napr. s žlčovými kyselinami). - Inhibičný neurotransmiter v mieche. - Syntéza kreatínu: glycin + arginín -> guanidínacetaát (v obličke) -> kreatín. - Súčasť glutatiónu spolu s glutamátom a cysteínom (antioxidant). ### Katabolizmus glycínu - Buď spätná premena na serín cez SHMT alebo štiepenie glycin‑štiepiacim systémom -> NH$_3$, CO$_2$ a metylén‑THF. - Reakcia štiepenia je vratná; glycin môže vzniknúť z NH$_3$, CO$_2$ a metylén‑THF. ### Praktické dopady - Poruchy glycinového katabolizmu môžu viesť k hyperglicinémii, čo postihuje CNS. ## Treonín: katabolizmus a osud uhlíkov ### Vlastnosti - Treonín je **esenciálna** aminokyselina. Často fosforylované zvyšky v proteínoch. ### Hlavný katabolický smer 1. Priama dehydratačná deaminácia (serín­dehydratáza) -> **2‑oxobutyrát**. 2. 2‑oxobutyrát v mitochondrii podlieha oxidačnej dekarboxylácii -> **propionyl‑CoA**. 3. Propionyl‑CoA sa v dvoch krokoch mení na **sukcinyl‑CoA**, ktorý vstupuje do Krebsovho cyklu a môže sa ďalej použiť na glukoneogenézu (na tvorbu oxalacetátu). - Menej častá dráha: premena treonínu na **glycin** + **acetyl‑CoA** – potom je treonín glukogénno+ketogénny. > Definícia: Propionyl‑CoA je medziprodukt katabolizmu mastných kyselín s nepárnym počtom uhlíkov a niektorých aminokyselín; konvertuje sa na sukcinyl‑CoA a vstupuje do Krebsovho cyklu. ### Klinický význam - Poruchy metabolizmu propionyl‑CoA (napr. defekt propionyl‑CoA‑karboxylázy) vedú k akumulácii toxických medziproduktov a metabolickej acidóze. ## Alanín: transport aminodusíka a glukózo‑alanínový cyklus ### Vznik a transport - Alanín vzniká z pyruvátu prostredníctvom reverzibilnej transaminácie katalyzovanej ALT (alaníno‑aminotransferáza); donor aminoskupiny je glutamát. - Vo svale vzniká glutamát pri transaminácii