La synthèse des acides aminés englobe les voies métaboliques par lesquelles les cellules produisent des acides aminés. Les humains peuvent synthétiser onze des vingt acides aminés standards, tandis que les neuf autres, appelés acides aminés essentiels, doivent être obtenus à partir de l’alimentation.
Acides aminés essentiels et non essentiels
Acides aminés essentiels
Les humains ne peuvent pas synthétiser l’histidine, l’isoleucine, la leucine, la lysine, la méthionine, la phénylalanine, la thréonine, le tryptophane et la valine. Ceux-ci doivent être apportés par l’alimentation. Le manque de tout acide aminé essentiel entraîne une carence en protéines, car la synthèse des protéines nécessite simultanément les vingt acides aminés.
Acides aminés non essentiels
Les onze acides aminés restants peuvent être synthétisés par le corps humain. Ils sont produits à partir d’intermédiaires métaboliques courants tels que les acides alpha-céto, dérivés de la glycolyse et du cycle de l’acide citrique.
Voies de biosynthèse
Transamination
La première étape dans la synthèse de nombreux acides aminés est la transamination. Un acide alpha-céto accepte un groupe amino d’un autre acide aminé (généralement du glutamate), catalysé par les aminotransférases. Cette réaction convertit l’acide céto en acide aminé.
Familles d’acides aminés
Les acides aminés sont regroupés en familles en fonction de leurs précurseurs biosynthétiques : de l’alpha-cétoglutarate viennent le glutamate, la glutamine, la proline et l’arginine ; de l’oxaloacétate proviennent l’aspartate, l’asparagine, la méthionine, la thréonine et la lysine ; du pyruvate viennent l’alanine, la valine, la leucine et l’isoleucine ; du 3-phosphoglycérate viennent la sérine, la glycine et la cystéine ; du shikimate viennent la phénylalanine, la tyrosine et le tryptophane ; et du ribose-5-phosphate vient l’histidine.
Règlement
La synthèse des acides aminés est étroitement régulée par la rétro-inhibition. Le produit final d’une voie inhibe la première enzyme engagée, empêchant ainsi la surproduction. Cela permet aux cellules d’adapter la production d’acides aminés à leurs besoins.
Analyse pratique des acides aminés par HPLC
Préparer des échantillons (par exemple, plasma, lysat cellulaire ou milieu de culture) en déprotéinisant avec un volume égal d’acide trichloroacétique à 10 % ou d’acide sulfosalicylique. Centrifuger à 10 000 × g pendant 10 minutes et récupérer le surnageant. Dérivatiser les acides aminés pour la détection : pour la dérivatisation pré-colonne, mélanger 10 µL d’échantillon avec 70 µL de tampon borate (pH 8,8) et 20 µL de réactif o-phtaldialdéhyde (OPA) contenant de l’acide 3-mercaptopropionique. Incuber pendant exactement 2 minutes à température ambiante, puis injecter 10 µL sur une colonne C18 en phase inverse (4,6 × 150 mm, 5 µm) équilibrée avec un tampon phosphate de sodium 40 mM (pH 7,8). Éluer avec un gradient d’acétonitrile (0 à 60 % sur 30 minutes) à 1 mL/min. Détecter les acides aminés dérivés de l’OPA par fluorescence (excitation 340 nm, émission 450 nm). Vous pouvez également séparer les acides aminés sous-divisés par chromatographie échangeuse de cations avec détection de ninhydrine post-colonne. [Électrophorèse de zone capillaire](/guides/électrophorèse de zone capillaire) (CZE) propose une approche alternative pour l’analyse des acides aminés, permettant la séparation des acides aminés dérivés et non dérivés avec une efficacité élevée et des temps d’analyse courts - les acides aminés réagissent avec la ninhydrine à 130 ° C pour former un produit violet (violet de Ruhemann) détecté à 570 nm, tandis que la proline et l’hydroxyproline donnent un produit jaune à 440 nm. Quantifiez chaque acide aminé en comparant les zones de pics à un mélange standard de 20 acides aminés à des concentrations connues. Pour la formulation des milieux de culture cellulaire, assurez-vous que tous les acides aminés essentiels (histidine, isoleucine, leucine, lysine, méthionine, phénylalanine, thréonine, tryptophane, valine) sont présents à raison de 0,5 à 12 mM selon le type de cellule. La glutamine est généralement ajoutée à raison de 2 à 4 mM en raison de son instabilité en solution : elle se dégrade en glutamate et en ammoniac à 37°C avec une demi-vie d’environ 5 jours.
Application du monde réel
Dans la culture cellulaire CHO par lots nourris pour la production d’anticorps monoclonaux, l’analyse HPLC quotidienne du milieu usé révèle que la glutamine, l’asparagine et la sérine sont épuisées après le jour 5. Un aliment ciblé contenant ces trois acides aminés est ajouté le jour 6, prolongeant la viabilité de la culture du jour 10 au jour 14 et augmentant le titre d’anticorps de 40 %.
