Reacciones anapleróticas
Reacciones anapleróticas, término acuñado por Hans Kornberg y con origen en el griego ἀνά= 'arriba' y πληρόω= 'llenar', son reacciones químicas que forman intermediarios de una ruta metabólica. Ejemplos de ello se encuentran en el ciclo del ácido cítrico (ciclo TCA). En el funcionamiento normal de este ciclo de respiración, las concentraciones de intermediarios de TCA permanecen constantes; sin embargo, muchas reacciones biosintéticas también utilizan estas moléculas como sustrato. La anaplerosis es el acto de reponer los intermediarios del ciclo del TCA que se han extraído para la biosíntesis (en lo que se denominan reacciones anapleróticas).
El ciclo del TCA es un centro del metabolismo, con una importancia central tanto en la producción de energía como en la biosíntesis. Por lo tanto, es crucial que la célula regule las concentraciones de metabolitos del ciclo del TCA en las mitocondrias. El flujo anaplerótico debe equilibrar el flujo cataplerótico para conservar la homeostasis del metabolismo celular.
Reacciones del metabolismo anaplerótico
Hay cinco reacciones principales clasificadas como anapleróticas y se estima que la producción de oxaloacetato a partir de piruvato tiene la mayor importancia fisiológica.
| Desde | A | Reacción | Notas |
|---|---|---|---|
| Pyruvate | oxaloacetación | pyruvate + HCO3− + ATP oxaloacete + ADP + Pi + H2O | Esta reacción es catalizada por piruvate carboxylase, una enzima activada por acetyl-CoA, indicando una falta de oxaloaceta. Se produce en la mitocondria animal. La reacción anaboprótica más importante; dependiendo de la gravedad, la deficiencia causa acidosis láctica, deficiencia psicomotor grave o muerte en la infancia [1]
Pyruvate también se puede convertir en L-malate, otro intermedio, de una manera similar. |
| Aspartate | oxaloacetación | - | Esta es una reacción reversible formando oxaloacetate de aspartate en una reacción de transamination, a través de transaminase aspartate. |
| Glutamate | α-ketoglutarate | glutamato + NAD+ + H2O NH4+ + α-ketoglutarate + NADH + H+. | Esta reacción es catalizada por glutamato-dehidrogenasa. |
| β-Oxidación de ácidos grasos | succinyl-CoA | - | Cuando los ácidos grasos de cadena extraña se oxidan, una molécula de succinyl-CoA se forma por ácido graso. La enzima final es la mutasa del metillón-CoA. Triheptanoína (grasa con tres ácidos grasos heptanoicos (C7:0) se puede utilizar para tratar la deficiencia de piruvato carboxilasa |
| adenylosuccinate | fumarate | adenylosuccinate AMP + fumarate | Esta reacción es catalizada por la lisa adenylosuccinate y se produce en la síntesis purina y ciclo de nucleótido purino. El defecto de esta enzima [2] causa retraso psicomotor. |
El malato es creado por la PEP carboxilasa y la malato deshidrogenasa en el citosol. El malato, en la matriz mitocondrial, se puede utilizar para producir piruvato (catalizado por la enzima málica) o ácido oxaloacético, los cuales pueden entrar en el ciclo del ácido cítrico.
La glutamina también se puede utilizar para producir oxalacetato durante reacciones anapleróticas en varios tipos de células mediante la "glutaminolisis", que también se observa en muchas células transformadas con c-Myc. Las enzimas anapleróticas median una vía alternativa a la secreción de insulina al ayudar en la producción de moléculas de señal citosólicas. Las células β pancreáticas que regulan el nivel de glucosa en sangre mediante la secreción de insulina, contienen altas cantidades de piruvato carboxilasa. Se ha encontrado una disminución en la secreción de insulina y actividad anaplerótica en las células β que no tienen factor 1 beta inducible por hipoxia.
Enfermedades del metabolismo anaplerótico
La deficiencia de piruvato carboxilasa es un trastorno metabólico hereditario en el que la anaplerosis se reduce considerablemente. Para tratar este trastorno se pueden utilizar otros sustratos anapleróticos, como la triheptanoína, un triglicérido que contiene carbonos impares.