Ácido α-cetoglutárico

El ácido α-cetoglutárico (ácido 2-oxoglutárico) es uno de los dos derivados cetónicos del ácido glutárico. El término "ácido cetoglutárico", cuando no se califica más, casi siempre se refiere a la variante alfa. El ácido β-cetoglutárico varía solo según la posición del grupo funcional cetona y es mucho menos común.

Su carboxilato, α-cetoglutarato (también llamado 2-oxoglutarato), es un compuesto biológico importante. Es el cetoácido producido por la desaminación del glutamato y es un intermedio en el ciclo de Krebs.

Funciones

Alanina transaminasa

La enzima alanina transaminasa convierte el α-cetoglutarato y la L - alanina en L -glutamato y piruvato, respectivamente, como un proceso reversible.

Ciclo de Krebs

El α-cetoglutarato es un intermediario clave en el ciclo de Krebs, después del isocitrato y antes de la succinil CoA. Las reacciones anapleróticas pueden reponer el ciclo en esta coyuntura mediante la síntesis de α-cetoglutarato a partir de la transaminación del glutamato, o mediante la acción de la glutamato deshidrogenasa sobre el glutamato.

Formación de aminoácidos

La glutamina se sintetiza a partir del glutamato por la glutamina sintetasa, que utiliza trifosfato de adenosina para formar glutamil fosfato; este intermedio es atacado por el amoníaco como nucleófilo dando glutamina y fosfato inorgánico. La prolina, la arginina y la lisina (en algunos organismos) también son otros aminoácidos sintetizados. Estos tres aminoácidos derivan del glutamato con la adición de más pasos o enzimas para facilitar las reacciones.

Transportador de nitrógeno

Otra función es combinarse con el nitrógeno liberado en las células, evitando así la sobrecarga de nitrógeno.

El α-cetoglutarato es uno de los transportadores de nitrógeno más importantes en las rutas metabólicas. Los grupos amino de los aminoácidos se unen a él (por transaminación) y se transportan al hígado donde tiene lugar el ciclo de la urea.

El α-cetoglutarato se transamina, junto con la glutamina, para formar el neurotransmisor excitatorio glutamato. Luego, el glutamato se puede descarboxilar (lo que requiere vitamina B ₆) en el neurotransmisor inhibidor ácido gamma-aminobutírico.

Se informa que los niveles altos de amoníaco y/o nitrógeno pueden ocurrir con la ingesta alta de proteínas, la exposición excesiva al aluminio, el síndrome de Reye, la cirrosis y el trastorno del ciclo de la urea.

Desempeña un papel en la desintoxicación de amoníaco en el cerebro.

Relación con el oxígeno molecular

Actuando como cosustrato para la hidroxilasa dependiente de α-cetoglutarato, también desempeña una función importante en las reacciones de oxidación que involucran oxígeno molecular.

El oxígeno molecular (O ₂) oxida directamente muchos compuestos para producir productos útiles en un organismo, como antibióticos, en reacciones catalizadas por oxigenasas. En muchas oxigenasas, el α-cetoglutarato ayuda a la reacción al oxidarse con el sustrato principal. EGLN1, una de las oxigenasas dependientes de α-cetoglutarato, es un sensor de O ₂ que informa al organismo del nivel de oxígeno en su entorno.

En combinación con oxígeno molecular, el alfa-cetoglutarato es uno de los requisitos para la hidroxilación de prolina a hidroxiprolina en la producción de colágeno tipo 1.

Antioxidante

El α-cetoglutarato, que es liberado por varios tipos de células, disminuye los niveles de peróxido de hidrógeno, y el α-cetoglutarato se agotó y se convirtió en succinato en los medios de cultivo celular.

Suplementación

Longevidad

Los estudios han relacionado el α-cetoglutarato con una mayor esperanza de vida en los gusanos nematodos y una mayor esperanza de vida en ratones.

Regulación inmune

Un estudio mostró que en condiciones de privación de glutamina, el α-cetoglutarato promueve la diferenciación de células T CD4+ vírgenes en TH1 mientras inhibe su diferenciación en células Treg antiinflamatorias.

Cofactor enzimático

Se ha demostrado que el α-cetoglutarato es un cofactor de las desmetilasas que contienen el dominio Jumonji C (JmjC).

Producción

El α-cetoglutarato puede ser producido por:

• Descarboxilación oxidativa de isocitrato por isocitrato deshidrogenasa
• Desaminación oxidativa de glutamato por glutamato deshidrogenasa
• Del ácido galacturónico por el organismo Agrobacterium tumefaciens

El alfa-cetoglutarato se puede utilizar para producir:

• Cetoglutarato de creatina-alfa

Mapa interactivo de caminos

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1. ^ El mapa de ruta interactivo se puede editar en WikiPathways: "TCACycle_WP78".