Die Aminosäuresynthese umfasst die Stoffwechselwege, über die Zellen Aminosäuren produzieren. Der Mensch kann elf der zwanzig Standardaminosäuren synthetisieren, während die restlichen neun – sogenannte essentielle Aminosäuren – über die Nahrung aufgenommen werden müssen.

Essentielle vs. nicht-essentielle Aminosäuren

Essentielle Aminosäuren

Der Mensch kann Histidin, Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin, Tryptophan und Valin nicht synthetisieren. Diese müssen über die Nahrung zugeführt werden. Der Mangel an essentiellen Aminosäuren führt zu einem Proteinmangel, da für die Proteinsynthese alle zwanzig Aminosäuren gleichzeitig benötigt werden.

Nicht-essentielle Aminosäuren

Die restlichen elf Aminosäuren können vom menschlichen Körper selbst synthetisiert werden. Sie werden aus gängigen Stoffwechselzwischenprodukten wie Alpha-Ketosäuren hergestellt, die aus der Glykolyse und dem Zitronensäurezyklus stammen.

Biosynthesewege

Transaminierung

Der erste Schritt bei der Synthese vieler Aminosäuren ist die Transaminierung. Eine Alpha-Ketosäure übernimmt eine Aminogruppe von einer anderen Aminosäure (normalerweise Glutamat), katalysiert durch Aminotransferasen. Diese Reaktion wandelt die Ketosäure in eine Aminosäure um.

Familien von Aminosäuren

Aminosäuren werden auf der Grundlage ihrer biosynthetischen Vorläufer in Familien eingeteilt: Aus Alpha-Ketoglutarat entstehen Glutamat, Glutamin, Prolin und Arginin; aus Oxalacetat entstehen Aspartat, Asparagin, Methionin, Threonin und Lysin; aus Pyruvat entstehen Alanin, Valin, Leucin und Isoleucin; aus 3-Phosphoglycerat entstehen Serin, Glycin und Cystein; aus Shikimat entstehen Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan; und aus Ribose-5-phosphat entsteht Histidin.

Verordnung

Die Aminosäuresynthese wird durch Feedback-Hemmung streng reguliert. Das Endprodukt eines Stoffwechselwegs hemmt das erste aktivierte Enzym und verhindert so eine Überproduktion. Dadurch können Zellen die Aminosäureproduktion an ihren Bedarf anpassen.