La síntesis de aminoácidos abarca las vías metabólicas por las cuales las células producen aminoácidos. Los seres humanos pueden sintetizar once de los veinte aminoácidos estándar, mientras que los nueve restantes, llamados aminoácidos esenciales, deben obtenerse de la dieta.
Aminoácidos esenciales versus no esenciales
Aminoácidos esenciales
Los humanos no pueden sintetizar histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina. Estos deben ser aportados por la dieta. La falta de cualquier aminoácido esencial conduce a una deficiencia de proteínas, ya que la síntesis de proteínas requiere los veinte aminoácidos simultáneamente.
Aminoácidos no esenciales
Los once aminoácidos restantes pueden ser sintetizados por el cuerpo humano. Se producen a partir de intermediarios metabólicos comunes, como los alfa-cetoácidos, que se derivan de la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico.
Vías biosintéticas
Transaminación
El primer paso en la síntesis de muchos aminoácidos es la transaminación. Un alfa-cetoácido acepta un grupo amino de otro aminoácido (generalmente glutamato), catalizado por aminotransferasas. Esta reacción convierte el cetoácido en un aminoácido.
Familias de aminoácidos
Los aminoácidos se agrupan en familias según sus precursores biosintéticos: del alfa-cetoglutarato provienen el glutamato, la glutamina, la prolina y la arginina; del oxaloacetato provienen el aspartato, la asparagina, la metionina, la treonina y la lisina; del piruvato provienen la alanina, la valina, la leucina y la isoleucina; del 3-fosfoglicerato provienen la serina, la glicina y la cisteína; del shikimato provienen la fenilalanina, la tirosina y el triptófano; y de la ribosa-5-fosfato proviene la histidina.
Reglamento
La síntesis de aminoácidos está estrechamente regulada por la inhibición por retroalimentación. El producto final de una vía inhibe la primera enzima comprometida, evitando la sobreproducción. Esto permite que las células adapten la producción de aminoácidos a sus necesidades.
Análisis práctico de aminoácidos mediante HPLC
Prepare muestras (por ejemplo, plasma, lisado celular o medios de cultivo) desproteinizando con un volumen igual de ácido tricloroacético al 10% o ácido sulfosalicílico. Centrifugar a 10.000 × g durante 10 minutos y recoger el sobrenadante. Derivatizar los aminoácidos para la detección: para la derivatización previa a la columna, mezcle 10 l de muestra con 70 l de tampón de borato (pH 8,8) y 20 l de reactivo de o-ftaldialdehído (OPA) que contiene ácido 3-mercaptopropiónico. Incubar durante exactamente 2 minutos a temperatura ambiente, luego inyectar 10 l en una columna C18 de fase inversa (4,6 × 150 mm, 5 m) equilibrada con tampón de fosfato de sodio 40 mM (pH 7,8). Eluir con un gradiente de acetonitrilo (0–60% durante 30 minutos) a 1 ml/min. Detectar aminoácidos derivatizados con OPA mediante fluorescencia (excitación 340 nm, emisión 450 nm). Alternativamente, separe los aminoácidos no derivatizados mediante cromatografía de intercambio catiónico con detección de ninhidrina posterior a la columna. Electroforesis de zona capilar (CZE) proporciona un enfoque alternativo para el análisis de aminoácidos, que permite la separación de aminoácidos derivatizados y no derivatizados con alta eficiencia y tiempos de análisis cortos: los aminoácidos reaccionan con la ninhidrina a 130 °C para formar un producto púrpura (púrpura de Ruhemann) detectado a 570 nm, mientras que la prolina y la hidroxiprolina dan un producto amarillo a 440 nm. nm. Cuantifique cada aminoácido comparando las áreas de los picos con una mezcla estándar de 20 aminoácidos en concentraciones conocidas. Para la formulación de medios de cultivo celular, asegúrese de que todos los aminoácidos esenciales (histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano, valina) estén presentes entre 0,5 y 12 mM, según el tipo de célula. La glutamina normalmente se agrega en dosis de 2 a 4 mM debido a su inestabilidad en solución: se degrada a glutamato y amoníaco a 37°C con una vida media de ~5 días.
Aplicación del mundo real
En el cultivo de células CHO discontinuo para la producción de anticuerpos monoclonales, el análisis HPLC diario del medio gastado revela que la glutamina, la asparagina y la serina se agotan después del día 5. El día 6 se agrega un alimento específico que contiene estos tres aminoácidos, lo que extiende la viabilidad del cultivo del día 10 al día 14 y aumenta el título de anticuerpos en un 40 %.
