Biossíntese da alanina, aspartato, asparagina, glutamato e glutamina

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A alanina, o aspartato e o glutamato são derivados dos seguintes cetoácidos: piruvato, oxalacetato e a-cetoglutarato, respectivamente. A síntese de cada um destes aminoácidos é uma reação de transaminação.
A asparagina e a glutamina são sintetizadas a partir do aspartato e do glutamato por amidação. A glutamina sintetase cataliza a formação da glutamina numa reação onde a NH3 assimilada não vem de nenhum composto. Nesta reação acontece a hidrólise do ATP em ADP+Pi.

Síntese de glutamato: Sintetizado a partir da adição de amônia ao a-cetoglutarato.

Síntese de glutamina: Sintetizada a partir da adição de outra molécula de amônia ao glutamato.

A amidação do aspartato pela asparagina sintetase para a formação da asparagina acontece de uma forma diferente, aqui a amônia assimilada é derivada da glutamina e o ATP é hidrolizado a AMP+PPi.

Síntese de aspartato: Sintetizado a partir da transferência de um grupo amônia do glutamato para o oxaloacetato.

Síntese de asparagina: Esta síntese pode ser feita através da transaminação da glutamina ou por adição direta da amônia ao aspartato.

ou

Síntese de alanina: Sintetizada a partir da transaminação do glutamato para o piruvato.

Glutamina sintetase: Ponto de controle do metabolismo do nitrogênio.

A glutamina é a doadora do grupo amino para a formação de vários produtos e também funciona como um estoque de amônia nos animais. A glutamina sintetase de mamíferos é ativada por a-cetoglutarato, o produto da desaminação oxidativa do glutamato. Este controle previne a acumulação da amônia produzida pela reação.
Já a glutamina sintetase bacteriana tem um controle muito mais elaborado. Nove inibidores alostéricos por feedback (histidina, triptofano, carmamil fosfato, glicosamino-6-fosfato, AMP e CTP), cada um com seu sítio de ligação, controlam a atividade da enzima, assim como alanina, serina e glicina refletem o nível de nitogênio da célula. A glutamina sintetase é covalentemente modificada por adenilação de um resíduo específico de tirosina, aumentando sua susceptibilidade à inibição por feedback, ou seja, a enzima fica menos ativa.
Assim como o nível de adenilação é controlado? O nível de adenilação é controlado por uma cascata metabólica onde a adenilação e desadenilação é catalizada por uma enzima chamada de adenilil transferase. A adenilil transferase é uma complexo com uma proteína regulatória tetramérica, P. Quando P é uridilada, ficando na forma PD, a adenilil transferase desadenila a glutamina sintetase. Logo, quando a PD perde o resíduo de UMP se transformando na forma PA, a glutamina sintetase é adenilada.
E como o nível de uridilação é controlado? O nível de uridilação é controlado pela uridilil transferase que apresenta duas atividades: atividade transferase, que uridila a PA e atividade de remoção da uridilil que excisa por hidrólise o grupamento UMP da PD. A atividade transferase é ativada por a-cetoglutarato e ATP e é inibida por glutamina e Pi. A atividade de remoção de uridilil é ativada por glutamato e inibida por a-cetoglutarato.
Resumindo:

Inativação da glutamina sintetase:
glutamato > transforma a PD em PA > a uridilil transferase remove o UMP da adenilil transferase > adenilil transferase adenila a glutamina sintetase > GLUTAMINA SINTETASE INATIVA
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