Biotehnologia producerii metioninei, treoninei, izoleucinei

Biotehnologia producerii metioninei, treoninei, izoleucinei

Sunt aminoacizi esentiali care se pot obtine prin diferite procese biotehnologice din glucoza sau zaharoza. Se utilizeaza microorganisme din speciile Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium. Se inhiba activitatea aspartatkinazei printr-un mecanism de inhibitie de tip feed-back si in paralel se activeaza homoserindehidrogenaza in vederea facilitarii caii de obtinere a metioninei:

Dereglari in metabolismul aminoacizilor

Reactiile metabolice (de biosinteza sau catabolism) la care participa aminoacizii sunt extrem de numeroase, ele necesitand participarea unui numar de peste 100 de sisteme enzimatice complexe. Aparitia unor tulburari de biosinteza a acestor enzime sau inactivarea lor ca urmare a unor defecte genetice, duce la intreruperea reactiilor normale de catabolizare a aminoacizilor si aparitia / acumularea unor metaboliti intermediari cu consecinte grave asupra sanatatii omului sau animalelor.

La ora actuala se cunosc peste 50 de stari patologice cauzate de dereglari metabolice ale aminoacizilor.

Cea mai cunoscuta boala, la om, este albinismul, ce se manifesta prin pier­derea pigmentatiei parului si a pielii. Aceasta boala apare ca urmare a stoparii biosin­tezei melaninelor, prin inhibarea activitatii tirozinazei, enzima cheie in transformarea tirozinei. La oameni se cunosc doua forme de albinism: albinismul oculocutanos si cel ocular. In primul caz pigmentul este absent atat in ochi cat si in par si piele. In cel de al doilea caz pigmentul este absent doar din ochi. S-a estimat ca aceasta boala apare la 1 nastere din 17000.

Albinusmul din pacate nu poate fi trata dar sunt cateva lucruri ce se pot face pentru oamneii atinsi de acesta boala. Este vital ca acestia sa utilizeze creme de protectie deoarece expunerea la radiatii solare le poate provoca nu numai arsuri ci in conditii extreme si cancer de piele. De asemena este problema protectiei ochilor. La oamenii ce sufera de albinism irisul nu contine suficient pigment care sa "filtreze" razele solare ce patrund in ochi. In mod normal lumina patrunde in ochi prin pupila, dar in cazul albinismului aceasta trece prin iris ceea ce duce la o fotofobie, strabism si astigmatism. De aceea este indicataa utilizarea ochelarilor de protectie.

Albinismul nu este o boala caracteristica numai oamenilor, animalele putand fi si ele afectate, fiind evidentiata la amfibii, pasari, reptile, mamifere.

De exemplu, la Gradina Zoo Bristol din Anglia, in 2002 s-a nascut un pinguin atins de acesta boala (Snowdrop) care a trait doar 2 ani. De asemena la Gradina Zoo din Barcelona a trait o gorila albinoasa, Floquet de Nue, fiind singura gorila alba cunoscuta. Aceasta a trait aproximativ 30 ani. In anul 2001 a fost diagnosticata cu cancer de piele si a murit trei ani mai tarziu.

Vitiligo este o alta boala ce se caracterizeaza prin pierderea pigmentului pielii, aceasta nefiind insa extinsa pe toata suprafata si doar pe zone restanse. Nu se cunoasste etiologia precisa a acestei boli dar sa emis o ipoteza conform careia aceasta ar faparea ca o combinatie a mai multor factori: auto-imuni, genetici si de mediu. In anul 2004 s-a reusit transplantul de melanocite pe zone afectate de vitiligo, celulele transplantate determinand o repigmentare a zonei. Aceasta boala este cunoscuta si in cazul cainilor din rasa Rottweiler.

In cadrul catabolismului fenilalaninei pot sa apara diverse dereglari enzimatice ce conduc la boli grave cum este ALCAPTONURIA si FENILCETONURIA.

Alcaptonuria este o dereglare metabolica inascuta, ce apare datorita unui deficit de homogentisat dioxigenaza, in urma caruia acidul homogentisic (alcaptonul) se acu­muleaza si se elimina in urina, care prin pastrare devine neagra.Deasemena apare o colorare intensa, neobisnuita a pielii in culori de gri inchis pana la negru. Acidul homogentisic acumulat duce la aparitia artritelor la nivelul coloanei vertebrale si a articulatiilor. Alte manifestari ale bolii sunt calcificarea valevelor mitrale si aparitia calculilor renali.

Fenilcetonuria este o boala congenitala ce apare ca urmare a unor mutatii apa­rute in gena fenilhidroxilazei. Ineficienta acestei enzime are drept consecinta imposibi­litatea catabolizarii fenilalaninei, care se acumuleaza in ficat si participa la procese metabolice minore, cum ar fi transaminarea cu acid piruvic. In urma reactiei se produce acid fenilpiruvic care se acumuleaza in sange si urina. Daca aceasta deficienta nu este tratata pot sa apara afectiuni severe cum este retardarea mintala. Pentru tratarea acestei boli se recomanda utilizarea in dieta a unor proteine hidrolizate modificate, ce au un continut foarte scazut de fenilalanina.

In 1934, medicul norvegian Dr. Yvar Folling, este primul care a descris aceasta boala. Doar dupa 20 de ani, dr. Horst Bickel din Heidelberg a demonstrat faprul ca un regim sarac in fenilalanina poate ameliora simptomele acestei boli ( observatii realozate pe o fetita de 3 ani diagnosticata destul de tarziu cu aceasta boala si a carui comportament s-a ameliorat dupa introducerea acestui regim). Dupa ce s-a depistat modul in care simptiomele bolii pot fi ameliorate s-a pus problema modului an care putem depista din timp aceasta boala, pentru a nu se ajunge la forme grave cum este retardarea mentala. De abia in anul 1962 a fost elaborat un test de analiza de catre dr. Robert Guthrie (dar de exemplu in Franta testul a devenit obligatoriu in toate maternitatile incepand doar din anul 1978, desi se estiomeaza ca aceasta boala afecteaza 1 nou nascut din 15000).

Leucinoza este una din cele mai frecvente anomalii ale metabolismului AA cu catena ramificata (leucina, izoleucina si valina). Aceasta anomalie mai este cunoscuta si sub denumirea de "maladia urinei cu miros de sirop de artar" (MSUD - Mapple Sirup Urin Disease). Aceasta denumire poate fi explicata prin mirosul caracteristic al urinei si al secretiilor auriculare in primele saptamani de viata. Aceasta boala este datorata deficitului in ceto-acid decarboxilaza, enzima implicata in metabolizarea AA enuntati anterior. Acest deficit antreneaza o acumulare, la nivelul plasmei, a lichidului cefalo-rahidian si al urinei, a aminoacizilor cu catena ramificata si a ceto-derivatiilor corespunzatori (putand fi intalnite valori de 50 de ori mai mari fati de limitele normale). In absenta unui tratament adecvat se instaleaza o acido-cetoza metabolica ce poate conduce la aparitia unor leziuni la nivelul sistemului nervos central si chiar la deces.

Exista trei forme clinice de leucinoza:

forma neonatala severa - cu acido-cetoza si coma

forma moderata

forma sensibila la tiamina (forma foarte rara)

Deoarece simptomele precoce nu sunt specifice, programele de depistare ale acestei maladii la nou-nascuti sunt extrem de importante. O crestere anormala a nivelului leucinei in sange poate fi intalnita la 24 de ore dupa nastere, interval in care pot fi depistati in urina atat AA cu catena ramificata cat si cetoacizii corespunzatori. Din pacate aceste teste de depistare neonatala nu sunt utilizate in mod curent deoarece se considera ca leucinoza este o boala rara ( in medie s-a estimat ca apare 1 caz la 187000 de nasteri).Exista insa cazuri de populatii la care frecventa acestei boli este mai mare ( de exemplu la populatia Amish din USA s-a estimat ca frecventa este de 1 caz de leucinoza la 700 de nasteri).