Leucina

Leucina

Fórmula esquelética de la L -leucina
Nombres
Nombre IUPAC
Leucina
Otros nombres
Ácido 2-amino-4-metilpentanoico
Identificadores
  • 61-90-5 controlarY
Modelo 3D ( JSmol )
EBICh
  • CHEBI:15603 controlarY
Química biológica
  • ChEMBL291962 controlarY
Araña química
  • 5880 controlarY
Banco de medicamentos
  • DB00149 controlarY
Tarjeta informativa de la ECHA100.000.475
  • 3312
BARRIL
  • D00030 controlarY
Identificador de centro de PubChem
  • 6106
UNIVERSIDAD
  • GMW67QNF9C controlarY
  • DTXSID9023203
  • InChI=1S/C6H13NO2/c1-4(2)3-5(7)6(8)9/h4-5H,3,7H2,1-2H3,(H,8,9)/t5-/m0/s1 controlarY
    Clave: ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVSA-N controlarY
  • InChI=1/C6H13NO2/c1-4(2)3-5(7)6(8)9/h4-5H,3,7H2,1-2H3,(H,8,9)/t5-/m0/s1
    Clave: ROHFNLRQFUQHCH-YFKPBYRVBU
  • CC(C)C[C@@H](C(=O)O)N
  • Zwitterión : CC(C)C[C@@H](C(=O)[O-])[NH3+]
Propiedades
C6H13NO2​​​​​​
Masa molar131,175  g·mol −1
Acidez (p K a )2,36 (carboxilo), 9,60 (amino) [2]
-84,9·10 −6 cm3 / mol
Página de datos complementarios
Leucina (página de datos)
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
Compuesto químico

La leucina (símbolo Leu o L ) [3] es un aminoácido esencial que se utiliza en la biosíntesis de proteínas . La leucina es un α-aminoácido, lo que significa que contiene un grupo α-amino (que está en la forma protonada −NH 3 + en condiciones biológicas), un grupo α-ácido carboxílico (que está en la forma desprotonada −COO − en condiciones biológicas) y un grupo isobutilo de cadena lateral , lo que la convierte en un aminoácido alifático no polar . Es esencial en los humanos, lo que significa que el cuerpo no puede sintetizarlo: debe obtenerse de la dieta. Las fuentes dietéticas humanas son alimentos que contienen proteínas, como carnes, productos lácteos, productos de soja y frijoles y otras legumbres. Está codificada por los codones UUA, UUG, CUU, CUC, CUA y CUG. La leucina recibe su nombre de la palabra griega para "blanco": λευκός ( leukós , "blanco"), debido a su apariencia común como un polvo blanco, una propiedad que comparte con muchos otros aminoácidos . [4]

Al igual que la valina y la isoleucina , la leucina es un aminoácido de cadena ramificada . Los principales productos finales metabólicos del metabolismo de la leucina son el acetil-CoA y el acetoacetato ; en consecuencia, es uno de los dos aminoácidos exclusivamente cetogénicos , siendo la lisina el otro. [5] Es el aminoácido cetogénico más importante en los seres humanos. [6]

La leucina y el ácido β-hidroxi β-metilbutírico , un metabolito menor de la leucina , exhiben actividad farmacológica en humanos y se ha demostrado que promueven la biosíntesis de proteínas a través de la fosforilación del objetivo mecanístico de la rapamicina (mTOR). [7] [8]

Leucina dietética

Como aditivo alimentario , la L-leucina tiene el número E E641 y está clasificada como un potenciador del sabor . [9]

Requisitos

La Junta de Alimentos y Nutrición (FNB) del Instituto de Medicina de los EE. UU. estableció las Ingestas Dietéticas Recomendadas (IDR) para los aminoácidos esenciales en 2002. Para la leucina, para adultos de 19 años o más, 42 mg/kg de peso corporal/día. [10]

Fuentes

Fuentes alimentarias de leucina [11]
Alimentogramos por 100 gramos
Concentrado de proteína de suero , polvo seco10,0–12,0
Concentrado de proteína de soja , polvo seco7,5–8,5
Concentrado de proteína de guisante , polvo seco6.6
Soja , semillas maduras, tostadas, saladas.2.87
Semilla de cáñamo , descascarada2.16
Carne de res , redondo, parte superior del lomo, cruda1,76
Miseria1.67
Pescado , salmón, rosado, crudo1.62
Germen de trigo1.57
Almendras1.49
Pollo , pollos de engorde o pollos de asar, muslo, crudo1.48
Huevo de gallina , yema, crudo1.40
Avena1.28
Edamame (soja, verde, cruda)0,93
Frijoles pintos cocidos0,78
Lentejas , cocidas0,65
Garbanzo cocido0,63
Maíz amarillo0,35
Leche de vaca , entera, 3,25% de grasa láctea0,27
Arroz integral de grano medio, cocido0,19
Leche , humana, madura, fluida0,10

Efectos sobre la salud

Como suplemento dietético , se ha descubierto que la leucina retarda la degradación del tejido muscular al aumentar la síntesis de proteínas musculares en ratas de edad avanzada. [12] Sin embargo, los resultados de los estudios comparativos son contradictorios. La suplementación con leucina a largo plazo no aumenta la masa muscular ni la fuerza en hombres ancianos sanos. [13] Se necesitan más estudios, preferiblemente basados ​​en una muestra aleatoria y objetiva de la sociedad. Factores como las opciones de estilo de vida, la edad, el sexo, la dieta, el ejercicio, etc. deben tenerse en cuenta en los análisis para aislar los efectos de la leucina suplementaria como un producto independiente o si se toma con otros aminoácidos de cadena ramificada (AACR). Hasta entonces, la leucina suplementaria dietética no puede asociarse como la razón principal del crecimiento muscular o el mantenimiento óptimo para toda la población.

Tanto la L-leucina como la D-leucina protegen a los ratones contra las convulsiones epilépticas . [14] La D-leucina también termina las convulsiones en ratones después del inicio de la actividad convulsiva, al menos tan eficazmente como el diazepam y sin efectos sedantes. [14] La disminución de la ingesta dietética de L-leucina disminuye la adiposidad en ratones. [15] Los altos niveles de leucina en sangre están asociados con la resistencia a la insulina en humanos, ratones y roedores. [16] Esto podría deberse al efecto de la leucina para estimular la señalización de mTOR . [17] La ​​restricción dietética de leucina y otros BCAA puede revertir la obesidad inducida por la dieta en ratones de tipo salvaje al aumentar el gasto de energía y puede restringir la ganancia de masa grasa de ratas hiperfágicas. [18] [19]

Seguridad

La toxicidad de la leucina, como se observa en la enfermedad de la orina con olor a jarabe de arce descompensada , causa delirio y compromiso neurológico y puede ser potencialmente mortal. [20]

Una ingesta elevada de leucina puede causar o exacerbar los síntomas de pelagra en personas con niveles bajos de niacina porque interfiere con la conversión de L-triptófano en niacina. [21]

Se observó leucina en dosis superiores a 500 mg/kg/día en casos de hiperamonemia . [22] Por lo tanto, de manera extraoficial, se puede sugerir un nivel máximo de ingesta tolerable (UL) de leucina en hombres adultos sanos de 500 mg/kg/día o 35 g/día en condiciones dietéticas agudas. [22] [23]

Farmacología

Farmacodinamia

La leucina es un aminoácido dietético con la capacidad de estimular directamente la síntesis de proteínas musculares miofibrilares . [24] Este efecto de la leucina resulta de su papel como activador de la diana mecanística de la rapamicina (mTOR), [8] una proteína quinasa serina-treonina que regula la biosíntesis de proteínas y el crecimiento celular . La activación de mTOR por la leucina está mediada por las GTPasas Rag , [25] [26] [27] la unión de la leucina a la leucil-ARNt sintetasa , [25] [26] la unión de la leucina a la sestrina 2 , [28] [29] [30] y posiblemente otros mecanismos.

Metabolismo en humanos

Metabolismo de la leucina en humanos
L -leucina
Se excreta
en la orina
(10–40%)



Enzima desconocida
[nota 1]
La imagen de arriba contiene enlaces en los que se puede hacer clic.
Vía metabólica humana para HMB e isovaleril-CoA en relación con L -leucina . [33] [34] [35] De las dos vías principales, la L -leucina se metaboliza principalmente en isovaleril-CoA, mientras que solo alrededor del 5% se metaboliza en HMB. [33] [34] [35]


El metabolismo de la leucina ocurre en muchos tejidos del cuerpo humano ; sin embargo, la mayor parte de la leucina de la dieta se metaboliza en el hígado , el tejido adiposo y el tejido muscular . [36] El tejido adiposo y muscular utilizan la leucina en la formación de esteroles y otros compuestos. [36] El uso combinado de leucina en estos dos tejidos es siete veces mayor que en el hígado. [36]

En individuos sanos, aproximadamente el 60% de la L -leucina de la dieta se metaboliza después de varias horas, y aproximadamente el 5% ( rango de 2 a 10%  ) de la L -leucina de la dieta se convierte en ácido β-hidroxi β-metilbutírico (HMB). [37] [38] [35] Alrededor del 40% de la L -leucina de la dieta se convierte en acetil-CoA , que posteriormente se utiliza en la síntesis de otros compuestos. [35]

La gran mayoría del metabolismo de la L -leucina es catalizada inicialmente por la enzima aminotransferasa de aminoácidos de cadena ramificada , que produce α-cetoisocaproato (α-KIC). [37] [35] El α-KIC es metabolizado principalmente por la enzima mitocondrial α-cetoácido deshidrogenasa de cadena ramificada , que lo convierte en isovaleril-CoA . [37] [35] El isovaleril-CoA es posteriormente metabolizado por la isovaleril-CoA deshidrogenasa y convertido en MC-CoA , que se utiliza en la síntesis de acetil-CoA y otros compuestos. [35] Durante la deficiencia de biotina , el HMB se puede sintetizar a partir de MC-CoA a través de la enoil-CoA hidratasa y una enzima tioesterasa desconocida, [31] [32] [39] que convierten MC-CoA en HMB-CoA y HMB-CoA en HMB respectivamente. [32] Una cantidad relativamente pequeña de α-KIC se metaboliza en el hígado por la enzima citosólica 4-hidroxifenilpiruvato dioxigenasa (KIC dioxigenasa), que convierte α-KIC en HMB. [37] [35] [40] En individuos sanos, esta vía menor, que implica la conversión de L -leucina en α-KIC y luego en HMB, es la ruta predominante de síntesis de HMB. [37] [35]

Una pequeña fracción del metabolismo de la L -leucina (menos del 5 % en todos los tejidos excepto los testículos , donde representa alrededor del 33 %) es catalizada inicialmente por la leucina aminomutasa , que produce β-leucina , que posteriormente se metaboliza en β-cetoisocaproato (β-KIC), β-cetoisocaproil-CoA y luego acetil-CoA por una serie de enzimas no caracterizadas. [35] [41]

El metabolismo de HMB es catalizado por una enzima no caracterizada que lo convierte en β-hidroxi β-metilbutiril-CoA ( HMB-CoA ). [31] [35] HMB-CoA es metabolizado por la enoil-CoA hidratasa u otra enzima no caracterizada, produciendo β-metilcrotonil-CoA ( MC-CoA ) o hidroximetilglutaril-CoA ( HMG-CoA ) respectivamente. [37] [35] MC-CoA es luego convertido por la enzima metilcrotonil-CoA carboxilasa a metilglutaconil-CoA ( MG-CoA ), que posteriormente es convertido a HMG-CoA por la metilglutaconil-CoA hidratasa . [37] [35] [41] Luego, la HMG-CoA se escinde en acetil-CoA y acetoacetato por la HMG-CoA liasa o se utiliza en la producción de colesterol a través de la vía del mevalonato . [37] [35]

Síntesis en organismos no humanos

La leucina es un aminoácido esencial en la dieta de los animales porque carecen de la vía enzimática completa para sintetizarla de novo a partir de compuestos precursores potenciales. En consecuencia, deben ingerirla, generalmente como componente de las proteínas. Las plantas y los microorganismos sintetizan leucina a partir del ácido pirúvico con una serie de enzimas: [42]

La síntesis del pequeño aminoácido hidrofóbico valina también incluye la parte inicial de esta vía.

Química

( S )-leucina (o L -leucina), izquierda; ( R )-leucina (o D -leucina), derecha, en forma zwitteriónica a pH neutro

La leucina es un aminoácido de cadena ramificada (BCAA) ya que posee una cadena lateral alifática que no es lineal.

La leucina racémica se había sometido [ ¿cuándo? ] a radiación sincrotrón polarizada circularmente para comprender mejor el origen de la asimetría biomolecular. Se había inducido un aumento enantiomérico del 2,6%, lo que indica un posible origen fotoquímico de la homoquiralidad de las biomoléculas . [43]

Véase también

Notas

  1. ^ Esta reacción está catalizada por una enzima tioesterasa desconocida . [31] [32]

Referencias

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    Figura 8.57: Metabolismo de la L-leucina Archivado el 22 de marzo de 2018 en Wayback Machine.
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  • Biosíntesis de leucina en Wayback Machine (archivado el 6 de mayo de 2017)
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