Amino Acid Metabolism (Amino Asit Metabolizması). Assist. Prof. Tuğçe Demirel-Yalçıner, Faculty of Medicine, Dept. of Medical Biochemistry.

• Amino asit katabolizmasının ana basamaklarını tanımlamak.
• Transamination ve oxidative deamination reaksiyonlarını açıklamak.
• Urea cycle'ı ve fizyolojik rolünü özetlemek.
• Amino asit karbon iskeletinin metabolik yolaklara nasıl girdiğini belirlemek.
• Anahtar enzim ve kofaktörlerin rolünü tanımak.
• Amino asit metabolizmasını klinik bozukluklarla ilişkilendirmek (örn. üre döngüsü defektleri).
• İlgili temel laboratuvar belirteçlerini yorumlamak (ALT, AST).

Bölüm başlığı: Amino Acid Structure.

Genel amino asit yapısı: merkezde α-karbon; ona bağlı bir amino grup (—NH₂/—NH₃⁺), bir karboksil grup (—COOH/—COO⁻), bir hidrojen (H) ve değişken bir yan zincir (R group). R grubu amino asidin kimliğini ve özelliklerini belirler.

Bölüm başlığı: Overview of Amino Acid Metabolism.

Şema: Tissular protein + Dietary protein → peptit bağlarının yıkımı → Amino acids. Buradan 3 yol:

1. Protein synthesis (protein sentezi).
2. + cofactors → Amino acid derivatives (türevler).
3. Transamination / Deamination / Decarboxylation → ürünler ikiye ayrılır:
   • NH₄⁺ → Urea cycle → Urea.
   • Carbon skeletons → FA synthesis (yağ asidi), Gluconeogenesis (glukoz), Ketogenesis (keton cisimleri), TCA cycle (ATP), Synthesis (kolesterol).

Amino asit metabolizması iki ana bileşenden oluşur:

1. Nitrogen metabolism (azot metabolizması): Transamination, Oxidative deamination.
2. Carbon Skeleton metabolism (karbon iskeleti metabolizması).

Transamination: bir α-amino grubunun, bir donör α-amino asitten, bir akseptör α-keto asidin keto karbonuna aktarılmasıdır. Sonuçta donörün α-keto türevi ve akseptöre karşılık gelen yeni amino asit oluşur.

Kısaca: Amino grubu bir AA'dan bir keto aside aktarılarak yeni bir AA + yeni bir keto asit (KA) oluşur.

"Transamination" diyagram slaytı — amino grubunun aktarımını şematik gösterir (detay Slide 11'de).

• Transaminasyon kolayca geri dönüşümlüdür (readily reversible).
• Aminotransferase (transaminase) enzimleri tarafından katalize edilir.

Genel reaksiyon:

Örnek (diyagramdan):

• Glutamate ve α-ketoglutarate, transaminasyon reaksiyonlarında en yaygın donör/akseptör çiftidir ve birçok farklı aminotransferaza katılır.
• Transaminasyona uğrayan amino asitlerin tüm amino azotu glutamatta yoğunlaşır; çünkü L-glutamate, kayda değer hızda oksidatif deaminasyona uğrayan tek amino asittir.

Transamination => does not result => net deamination.

Transaminasyonda amino grubu bir molekülden diğerine sadece aktarılır; serbest amonyak (NH₃) açığa çıkmaz. Yani azot vücuttan uzaklaştırılmaz, sadece yer değiştirir.

Bölüm başlığı: Oxidative deamination of Glutamate.

Diyagram: Karaciğerde çeşitli amino asitler (1–4) transaminasyonla azotunu Glutamate'ta toplar → Glutamat deaminasyonla Ammonia (NH₃/NH₄⁺) verir → amonyak Urea cycle'a girer → Urea oluşur. Sıra: Transamination → Deamination → Urea cycle.

Anahtar reaksiyon:

Enzim: Glutamate dehydrogenase (GDH). NH₄⁺'yı serbest bırakır (net deaminasyon) ve α-ketoglutarat'ı yeniden transaminasyon için geri kazandırır.

• Krebs ve Henseleit tarafından keşfedildi → bu yüzden Krebs-Henseleit cycle de denir.
• Üre sentezi hepatositlerde (karaciğer hücreleri) gerçekleşir.
• Beş ardışık enzimatik reaksiyondan oluşur.
• İlk iki reaksiyon mitokondride, kalan üç reaksiyon sitozolde gerçekleşir.

Beş reaksiyon (diyagramdan tam okunmuş hali):

Sadeleştirilmiş döngü: Ammonia + CO₂ → Carbamoyl phosphate → Citrulline → Argininosuccinate → Arginine → (+H₂O) → Urea + Ornithine. Üre kana verilir → böbreklerden idrarla atılır.

Uzun vadeli (long-term) regülasyon:

• Gen ekspresyonu düzeyinde düzenleme.
• Aç hayvanlar ve çok yüksek proteinli diyet → üre döngüsü enzimlerinin sentezinde artış.

Kısa vadeli (short-term) regülasyon:

• Anahtar bir enzimin allosterik regülasyonu.
• Carbamoyl phosphate synthetase I (CPS-I) → N-acetylglutamate (NAG) ile aktive edilir.

A) Dietary protein → sindirim & emilim → amino acids → (i) protein synthesis, (ii) nitrogen compounds, (iii) amino asit fazlası → amino acid oxidation. B) Karaciğerde amino asit ikiye ayrılır: amino group → urea cycle → UREA; carbon skeleton → gluconeogenesis ve Krebs cycle → ATP.

Amino asitler; nörotransmitterler, hormonlar ve heme gibi biyolojik olarak aktif moleküllerin öncülleridir (precursors).

• Phenylalanine → Tyrosine
• Tyrosine → Catecholamines
• Tryptophan → Serotonin / Melatonin

• Phenylalanine esansiyel bir amino asittir.
• Phenylalanine hydroxylase ile tirozine dönüşür.
• Kofaktör: tetrahydrobiopterin (BH₄).

• Dopamine → CNS (santral sinir sistemi) nörotransmitteri.
• Norepinephrine → sempatik sinir sistemi.
• Epinephrine → adrenal medulla hormonu.

• Serotonin: ruh hali (mood) düzenlemesi, uyku, iştah.
• Melatonin: sirkadiyen ritim, uyku-uyanıklık döngüsü.

• Anahtar enzim: ALA synthase (δ-aminolevulinate synthase) — Vitamin B6 (PLP) gerektirir.
• Heme şunlar için gereklidir: hemoglobin, myoglobin, cytochromes.

Bu enzimler normalde hücre içindedir; hücreler hasar görünce kana sızar (leak).

Yorumlama:

• Her ikisi de yüksek → hepatosellüler hasarı düşündürür.
• ALT > AST → viral hepatit, non-alkolik yağlı karaciğer hastalığı (NAFLD).
• AST > ALT (sıklıkla >2:1) → alkolik karaciğer hastalığı.

"THANK YOU…" — dersin sonu.

Azotun yolculuğu: