A síntese de aminoácidos abrange as vias metabólicas pelas quais as células produzem aminoácidos. Os humanos podem sintetizar onze dos vinte aminoácidos padrão, enquanto os restantes nove – chamados aminoácidos essenciais – devem ser obtidos a partir da dieta.
Aminoácidos essenciais vs. não essenciais
Aminoácidos Essenciais
Os humanos não conseguem sintetizar histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano e valina. Estes devem ser fornecidos pela dieta. A falta de qualquer aminoácido essencial leva à deficiência proteica, pois a síntese protéica requer todos os vinte aminoácidos simultaneamente.
Aminoácidos Não Essenciais
Os onze aminoácidos restantes podem ser sintetizados pelo corpo humano. Eles são produzidos a partir de intermediários metabólicos comuns, como os alfa-cetoácidos, que são derivados da glicólise e do ciclo do ácido cítrico.
Caminhos Biossintéticos
Transaminação
O primeiro passo na síntese de muitos aminoácidos é a transaminação. Um alfa-cetoácido aceita um grupo amino de outro aminoácido (geralmente glutamato), catalisado por aminotransferases. Esta reação converte o cetoácido em um aminoácido.
Famílias de aminoácidos
Os aminoácidos são agrupados em famílias com base em seus precursores biossintéticos: do alfa-cetoglutarato vêm o glutamato, a glutamina, a prolina e a arginina; do oxaloacetato vêm o aspartato, asparagina, metionina, treonina e lisina; do piruvato vêm alanina, valina, leucina e isoleucina; do 3-fosfoglicerato vêm a serina, a glicina e a cisteína; do shiquimato vêm a fenilalanina, a tirosina e o triptofano; e da ribose-5-fosfato vem a histidina.
Regulamento
A síntese de aminoácidos é fortemente regulada pela inibição por feedback. O produto final de uma via inibe a primeira enzima comprometida, evitando a superprodução. Isso permite que as células adaptem a produção de aminoácidos às suas necessidades.
Análise prática de aminoácidos por HPLC
Prepare amostras (por exemplo, plasma, lisado celular ou meio de cultura) desproteinizando com um volume igual de ácido tricloroacético a 10% ou ácido sulfossalicílico. Centrifugar a 10.000 × g por 10 minutos e coletar o sobrenadante. Derivatizar aminoácidos para detecção: para derivatização pré-coluna, misture 10 μL de amostra com 70 μL de tampão borato (pH 8,8) e 20 μL de reagente o-ftaldialdeído (OPA) contendo ácido 3-mercaptopropiônico. Incubar por exatamente 2 minutos à temperatura ambiente e, em seguida, injetar 10 μL em uma coluna C18 de fase reversa (4,6 × 150 mm, 5 μm) equilibrada com tampão fosfato de sódio 40 mM (pH 7,8). Eluir com um gradiente de acetonitrila (0–60% ao longo de 30 minutos) a 1 mL/min. Detecte aminoácidos derivados de OPA por fluorescência (excitação 340 nm, emissão 450 nm). Alternativamente, separe aminoácidos subivatizados por cromatografia de troca catiônica com detecção de ninidrina pós-coluna. [Eletroforese de zona capilar](/guides/eletroforese de zona capilar) (CZE) fornece uma abordagem alternativa para análise de aminoácidos, permitindo a separação de aminoácidos derivatizados e não derivatizados com alta eficiência e tempos de análise curtos - os aminoácidos reagem com a ninidrina a 130 ° C para formar um produto roxo (púrpura de Ruhemann) detectado a 570 nm, enquanto a prolina e a hidroxiprolina fornecem um produto amarelo a 440 nm. Quantifique cada aminoácido comparando as áreas dos picos com uma mistura padrão de 20 aminoácidos em concentrações conhecidas. Para a formulação de meios de cultura celular, certifique-se de que todos os aminoácidos essenciais (histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano, valina) estejam presentes em 0,5–12 mM, dependendo do tipo de célula. A glutamina é normalmente adicionada a 2–4 mM devido à sua instabilidade em solução – ela se degrada em glutamato e amônia a 37°C com meia-vida de aproximadamente 5 dias.
Aplicação no mundo real
Na cultura de células CHO em lote alimentado para produção de anticorpos monoclonais, a análise diária por HPLC do meio gasto revela que a glutamina, a asparagina e a serina estão esgotadas após o dia 5. Uma alimentação direcionada contendo estes três aminoácidos é adicionada no dia 6, estendendo a viabilidade da cultura do dia 10 ao dia 14 e aumentando o título de anticorpos em 40%.
