Lisina: características, estrutura, funções, biossíntese - Ciência - 2023

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o lisina (Lys, K) ou o ácido ε-diaminocapróico, é um dos 22 aminoácidos que compõem as proteínas dos organismos vivos e, para os humanos, é considerado essencial, uma vez que não possui rotas para sua biossíntese.

Foi descoberto por Drechsel em 1889 como um produto da hidrólise (decomposição) do caseinogênio. Anos depois, Fischer, Siegfried e Hedin determinaram que também fazia parte de proteínas como gelatina, albumina de ovo, conglutina, fibrina e outras proteínas.

Sua ocorrência foi posteriormente demonstrada em plântulas em germinação e na maioria das proteínas vegetais examinadas, com as quais foi determinada sua abundância como elemento constituinte geral de todas as proteínas celulares.

É considerado um dos principais aminoácidos “limitantes” em dietas ricas em cereais e por isso pensa-se que afeta a qualidade do conteúdo proteico consumido pelas diferentes populações subdesenvolvidas do mundo.

Alguns estudos determinaram que a ingestão de lisina favorece a produção e liberação dos hormônios insulina e glucagon, que têm efeitos importantes no metabolismo energético do corpo.

Caracteristicas

A lisina é um α-aminoácido carregado positivamente, possui 146 g / mol de peso molecular e o valor da constante de dissociação de sua cadeia lateral (R) é 10,53, o que implica que, em pH fisiológico, seu grupo amino substituinte é totalmente ionizado, dando ao aminoácido uma carga líquida positiva.

Sua ocorrência nas proteínas de diferentes tipos de organismos vivos é próxima a 6% e vários autores consideram que a lisina é essencial para o crescimento e reparo adequado dos tecidos.

As células possuem uma grande quantidade de derivados de lisina, que cumprem uma ampla variedade de funções fisiológicas. Estes incluem hidroxilisina, metil-lisina e outros.

É um aminoácido cetogênico, o que implica que seu metabolismo produz os esqueletos de carbono dos substratos intermediários para as vias de formação de moléculas como a acetil-CoA, com a subsequente formação de corpos cetônicos no fígado.

Ao contrário de outros aminoácidos essenciais, este não é um aminoácido glicogênico. Em outras palavras, sua degradação não termina com a produção de intermediários da via produtora de glicose.

Estrutura

A lisina é classificada dentro do grupo dos aminoácidos básicos, cujas cadeias laterais apresentam grupos ionizáveis com cargas positivas.

Sua cadeia lateral ou grupo R tem um segundo grupo amino primário ligado ao átomo de carbono na posição ε de sua cadeia alifática, daí seu nome "ε-aminocapróico".

Possui um átomo de carbono α, ao qual estão ligados um átomo de hidrogênio, um grupo amino, um grupo carboxila e a cadeia lateral R, caracterizado pela fórmula molecular (-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 +).

Uma vez que a cadeia lateral tem três grupos metileno, e embora a molécula de lisina tenha um grupo amino carregado positivamente em pH fisiológico, este grupo R tem um forte caráter hidrofóbico, razão pela qual é freqüentemente "enterrado" em estruturas de proteínas. , deixando de fora apenas o grupo ε-amino.

O grupo amino na cadeia lateral da lisina é altamente reativo e geralmente participa dos sítios ativos de muitas proteínas com atividade enzimática.

Características

A lisina, sendo um aminoácido essencial, cumpre múltiplas funções como micronutriente, principalmente em humanos e outros animais, mas também é um metabólito em diversos organismos como bactérias, leveduras, plantas e algas.

As características de sua cadeia lateral, especificamente as do grupo ε-amino ligado à cadeia de hidrocarbonetos, que é capaz de formar ligações de hidrogênio, conferem-lhe propriedades especiais que o tornam participante de reações catalíticas em vários tipos de enzimas.

É muito importante para o crescimento normal e a remodelação dos músculos. Além disso, é uma molécula precursora da carnitina, composto sintetizado no fígado, cérebro e rins, responsável pelo transporte de ácidos graxos até a mitocôndria para a produção de energia.

Este aminoácido também é necessário para a síntese e formação do colágeno, uma proteína importante do sistema do tecido conjuntivo do corpo humano, pois contribui para a manutenção da estrutura da pele e dos ossos.

Possui funções reconhecidas experimentalmente em:

- A proteção do intestino contra estímulos estressantes, contaminação com patógenos bacterianos e virais, etc.

- Reduzir os sintomas de ansiedade crônica

- Promover o crescimento de bebês que crescem com dietas de baixa qualidade

Biossíntese

Humanos e outros mamíferos não podem sintetizar o aminoácido lisina na Vivo e é por isso que devem obtê-lo das proteínas animais e vegetais ingeridas com os alimentos.

Duas vias diferentes para a biossíntese de lisina evoluíram no mundo natural: uma usada por bactérias, plantas e fungos "inferiores" e outra usada por euglenóides e fungos "superiores".

Biossíntese de lisina em plantas, fungos e bactérias inferiores

Nestes organismos, a lisina é obtida a partir do ácido diaminopimélico através de uma rota de 7 etapas começando com piruvato e semialdeído aspartato. Para bactérias, por exemplo, esta via envolve a produção de lisina para fins de (1) síntese de proteínas, (2) síntese de diaminopimelato e síntese de (3) lisina que será utilizada na parede celular de peptidoglicano.

O aspartato, em organismos que apresentam essa via, não só dá origem à lisina, mas também leva à produção de metionina e treonina.

A via diverge no aspartato semialdeído para a produção de lisina e na homoserina, que é um precursor da treonina e da metionina.

Biossíntese de lisina em fungos superiores e euglenídeos

A síntese da lisina de novo em fungos superiores e microrganismos euglenídeos ocorre através do intermediário L-α-aminoadipato, que é transformado muitas vezes de maneiras diferentes do que em bactérias e plantas.

A rota consiste em 8 etapas enzimáticas, envolvendo 7 intermediários livres. A primeira metade da via ocorre na mitocôndria e atinge a síntese de α-aminoadipato. A conversão de α-aminoadipato em L-lisina ocorre posteriormente no citosol.

- A primeira etapa da rota consiste na condensação das moléculas de α-cetoglutarato e acetil-CoA pela enzima homocitrato sintase, que dá origem ao ácido homocítrico.

- O ácido homocítrico é desidratado em ácido cis-homoaconítico, que é então convertido em ácido homoisocítrico por uma enzima homoaconitase.

- O ácido homoisocítrico é oxidado pela homoisocitrato desidrogenase, conseguindo a formação transitória do oxoglutarato, que perde uma molécula de dióxido de carbono (CO2) e termina na forma de ácido α-catoadípico.

- Este último composto é transaminado por um processo dependente do glutamato, graças à ação da enzima aminoadipato aminotransferase, que produz o ácido L-α-aminoadípico.

- A cadeia lateral do ácido L-α-aminoadípico é reduzida para formar o ácido L-α-aminoadípico-δ-semialdeído pela ação de uma aminoadipato redutase, uma reação que requer ATP e NADPH.

- A sucropina redutase catalisa a condensação do ácido L-α-aminoadípico-δ-semialdeído com uma molécula de L-glutamato. Posteriormente, o imino é reduzido e a sucropina é obtida.

- Finalmente, a ligação carbono-nitrogênio na porção de glutamato da sacarina é "cortada" pela enzima sacaropina desidrogenase, produzindo L-lisina e ácido α-cetoglutarato como produtos finais.

Alternativas à lisina

Testes experimentais e análises realizadas com ratos em período de crescimento permitiram elucidar que o ε-N-acetil-lisina pode substituir a lisina para apoiar o crescimento da prole e isso graças à presença de uma enzima: ε-lisina acilase.

Esta enzima catalisa a hidrólise de ε-N-acetil-lisina para produzir lisina e fá-lo muito rapidamente e em grandes quantidades.

Degradação

Em todas as espécies de mamíferos, a primeira etapa da degradação da lisina é catalisada pela enzima lisina-2-oxoglutarato redutase, capaz de converter lisina e α-oxoglutarato em sacaropina, um derivado de aminoácido presente em fluidos fisiológicos animais e cuja a existência nelas foi demonstrada no final dos anos 60.

A sucropina é convertida em α-aminoadipato δ-semialdeído e glutamato pela ação da enzima sacaropina desidrogenase. Outra enzima também é capaz de empregar a sacropina como substrato para hidrolisá-la em lisina e α-oxoglutarato novamente, e isso é conhecido como sacaropina oxidoredutase.

A sacropina, um dos principais intermediários metabólicos na degradação da lisina, apresenta uma taxa de turnover extremamente elevada, em condições fisiológicas, razão pela qual não se acumula em fluidos ou tecidos, o que tem sido demonstrado pelas altas atividades encontradas. de sacaropina desidrogenase.

No entanto, a quantidade e a atividade das enzimas envolvidas no metabolismo da lisina dependem, em grande medida, de vários aspectos genéticos de cada espécie em particular, uma vez que existem variações intrínsecas e mecanismos específicos de controle ou regulação.

"Sacaropinúria"

Existe uma condição patológica relacionada à perda abundante de aminoácidos como lisina, citrulina e histidina pela urina e isso é conhecido como "sacaropinúria". A sucropina é um aminoácido derivado do metabolismo da lisina que é excretado junto com os três aminoácidos mencionados na urina de pacientes “sacropinúricos”.

A sucropina foi descoberta inicialmente na levedura de cerveja e é um precursor da lisina nesses microrganismos. Em outros organismos eucarióticos, este composto é produzido durante a degradação da lisina nas mitocôndrias dos hepatócitos.

Alimentos ricos em lisina

A lisina é obtida dos alimentos consumidos na dieta, e o ser humano adulto médio necessita de pelo menos 0,8 g dela por dia. É encontrada em inúmeras proteínas de origem animal, principalmente em carnes vermelhas, como carne bovina, cordeiro e frango.

Pode ser encontrada em peixes como atum e salmão e em frutos do mar como ostras, camarões e mexilhões. Também está presente nas proteínas constituintes dos produtos lácteos e seus derivados.

Em alimentos de origem vegetal, é encontrado em batatas, pimentões e alho-poró. Também é encontrada em abacates, pêssegos e peras. Em leguminosas como feijão, grão de bico e soja; em sementes de abóbora, em nozes de macadâmia e em cajus (mera, caju, etc).

Benefícios de sua ingestão

Este aminoácido está incluído em inúmeras formulações de fármacos nutracêuticos, ou seja, isolado de compostos naturais, principalmente plantas.

É usado como anticonvulsivante e também demonstrou ser eficaz na inibição da replicação de Vírus Herpes Simplex tipo 1 (HSV-1), que geralmente se manifesta em momentos de estresse, quando o sistema imunológico está deprimido ou "enfraquecido", como bolhas ou herpes nos lábios.

A eficácia dos suplementos de L-lisina no tratamento do herpes labial se deve ao fato de eles "competirem" ou "bloquearem" a arginina, outro aminoácido proteico, necessário para a multiplicação do HSV-1.

Determinou-se que a lisina também tem efeito anti-ansiolítico, pois ajuda a bloquear os receptores envolvidos nas respostas a diferentes estímulos estressantes, além de participar da redução dos níveis de cortisol, o “hormônio do estresse”.

Alguns estudos indicam que pode ser útil para a inibição do crescimento de tumores cancerígenos, para a saúde dos olhos, para o controle da pressão arterial, entre outros.

Em animais

Uma estratégia comum para o tratamento de infecções pelo vírus do herpes I em felinos é a suplementação de lisina. Porém, algumas publicações científicas estabelecem que esse aminoácido não possui, nos felinos, nenhuma propriedade antiviral, mas atua reduzindo a concentração de arginina.

Sobre a saúde das crianças

A ingestão experimental de L-lisina, adicionada ao leite da criança durante a lactação, tem se mostrado benéfica para o ganho de massa corporal e a indução do apetite em crianças nos primeiros estágios do desenvolvimento pós-natal.

No entanto, o excesso de L-lisina pode causar excreções urinárias exageradas de aminoácidos, tanto de características neutras quanto básicas, o que resulta em desequilíbrio corporal.

O excesso de suplementação de L-lisina pode levar à supressão do crescimento e outros efeitos histológicos óbvios nos órgãos principais, provavelmente devido à perda de aminoácidos na urina.

No mesmo estudo, também foi demonstrado que a suplementação com lisina melhora as propriedades nutricionais das proteínas vegetais ingeridas.

Outros estudos semelhantes realizados em adultos e crianças de ambos os sexos em Gana, Síria e Bangladesh, revelaram as propriedades benéficas da ingestão de lisina para a redução da diarreia em crianças e de algumas doenças respiratórias fatais em homens adultos.

Transtornos por deficiência de lisina

A lisina é, como todos os aminoácidos essenciais e não essenciais, necessária para a síntese correta das proteínas celulares que contribuem para a formação dos sistemas orgânicos do corpo.

Deficiências marcadas de lisina na dieta, por se tratar de um aminoácido essencial não produzido pelo organismo, podem resultar no desenvolvimento de sintomas ansiosos mediados pela serotonina, além da diarreia, também relacionada aos receptores de serotonina.

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