Proteólisis

La digestión celular hace referencia a la degradación intracelular de las proteínas, con la finalidad de reciclar o degradar los aminoácidos de las mismas.

Esta proteólisis puede darse en los lisosoma (orgánulo celular especializado en la degradación de moléculas) o en el citoplasma.

El interior de estos orgánulos se encuentra a un pH de·5,5. y contiene proteasas e hidrolasas, principalmente de la familia de la catepsinas, encargadas de la digestión de las proteínas.

Dicha digestión puede ser:

• Autofágica, si procesa proteínas intracelulares como, por ejemplo, proteínasde membrana, -receptores hormonales o de ribosomas.
• Hetorofágica, si actúa sobre proteínas extracelulares capturadas por endocitosis como, por ejemplo, las procedentes de las lipoproteínas, sobre todo de las HDL.

Esta degradación de proteínas tiene lugar bien a partir de proteasas dependientes de ${\displaystyle {\ce {Ca^2}}}$ (como la calpaína) que presentan actividad proteolítica a un pH neutro, o bien mediante una estructura especializada denominada proteosoma.

El proteosoma es un complejo multienzimático con diversas actividades catalíticas; presenta una estructura con aspecto de barril en el cual solo entran y se digieren las proteínas que han sido previamente marcadas por la unión de pequeñas moléculas de ubiquitina.

Las transaminasas o aminotransferasas son enzimas muy importantes en la degradación y también en la síntesis de aminoácidos. Existe una gran variedad de transaminasas, prácticamente una por cada aminoácido. Las transaminasas usan como cofactor el pirodoxal fosfato, derivado de la vitamina ${\displaystyle {\ce {B6}}}$, y actúan mediante mecanismo ping pong. En la degradación de los aminoácidos, estas aminotransferasas intervienen coordinadamente con la enzima glutamato deshidrogenasa, el ciclo de Krebs y el ciclo de la urea. Transfieren el grupo amino de un aminoácido a un cetoácido, transformando el cetoácido en un aminoácido y viceversa.

Las reacciones son reversibles por lo que también se emplean en el anabolismo.

Existen dos transaminasas de gran importancia: la GOT o glutamato oxalacetato transaminasa (también conocida como AST aspartato aminotransferasa)

y la GPT o glutamato piruvato transaminasa (también denominada ALT, alanina aminotransferasa), que realizan las siguientes transformaciones:

GOT: glutamato (aa) + oxalacetato ${\displaystyle \rightleftarrows }$ aspartato (aa) + a-cetoglutarato

GPT: glutamato (aa) + piruvato ${\displaystyle \rightleftarrows }$ alanina (aa) + a-cetoglutarato

Ambas transaminasas juegan un papel clave en el transporte y eliminación de los grupos amino, tal y como se estudiará más adelante. Su medición en sangre sirve de diagnóstico de enfermedades hepáticas.

El aceptor final, en la mayoría de las transaminaciones de los aminoácidos es el a-cetoglutarato, por lo que se originará siempre glutamato.

La mayoría de los aminoácidos son desaminados por transaminación, formándose siempre glutamato. La pérdida del grupo amino del glutamato así formado, se produce gracias a la acción de la glutamato deshidrogenasa, enzima muy importante a nivel hepático que cataliza la siguiente reacción de desaminación oxidativa:

glutamato + ${\displaystyle {\ce {H2O}}}$+ NAD${\displaystyle {\ce {(P)^+}}}$ ${\displaystyle \longrightarrow }$ a-cetoglutarato + NAD(P)H +${\displaystyle {\ce {H^+}}}$+ ${\displaystyle {\ce {NH4^+}}}$

Como consecuencia, se libera en forma de amonio el nitrógeno recogido de todos los grupos amino de todos los aminoácidos. El amonio se genera principalmente en el hígado, y en el hombre se elimina habitualmente a través del ciclo de la urea. Pero existen varias estrategias de eliminación del nitrógeno entre los animales, que permite clasificarlos en tres grupos:

• Amoniotélicos: animales acuáticos en los que el amoníaco difunde de la sangre al aparato excretor, como es el caso de los peces teleósteos.
• Uricotélicos: animales que forman una purina oxidada que dará ácido úrico que precipita excretándose. Ejemplos: gasterópodos, aves, reptiles e insectos.
• Ureotélicos: animales que concentran el nitrógeno en un compuesto menos ácido y altamente soluble: la urea. El tejido donde se produce la transformación del grupo amonio en urea es el hígado; de ahí se transporta a los riñones para eliminarse en forma de orina.

Es el caso de los elasmobranquios anfibios, quelonios y mamíferos.