Ácido glutamico

El ácido glutámico (símbolo Glu o E) es un α-aminoácido que casi todos los seres vivos utilizan en la biosíntesis de proteínas. No es esencial en los humanos, lo que significa que el cuerpo puede sintetizarlo. También es un neurotransmisor excitador, de hecho el más común, en el sistema nervioso de los vertebrados. Sirve como precursor de la síntesis del ácido gamma-aminobutírico inhibidor (GABA) en neuronas GABAérgicas.

Tiene una fórmula C5H9O4N. La estructura molecular podría idealizarse como HOOC-CH (NH2) - (CH2) 2-COOH, con dos grupos carboxilo -COOH y un grupo amino -NH2. Sin embargo, en soluciones de agua sólidas y ligeramente ácidas, la molécula adopta una estructura de iones híbridos eléctricamente neutra - OOC-CH (NH +3) - (CH2) 2-COOH. Está codificado por los codones GAA o GAG.

El ácido puede perder un protón de su segundo grupo carboxilo para formar la base conjugada, el anión único negativo glutamato −OOC-CH (NH +3) - (CH2) 2-COO−. Esta forma del compuesto es común en soluciones neutras. El neurotransmisor glutamato juega el papel más importante en la activación neural. Este anión también es responsable del sabor salado (umami) de ciertos alimentos y se usa en sabores de glutamato como MSG. En Europa está clasificado como aditivo alimentario E620. En soluciones altamente alcalinas, prevalece el anión doble negativo −OOC-CH (NH2) - (CH2) 2-COO-. El radical correspondiente al glutamato se llama glutamilo.

Función y uso

-Metabolismo

El glutamato es una sustancia importante en el metabolismo celular. En los seres humanos, las proteínas de la dieta se descomponen a través de la digestión en aminoácidos, que sirven como combustible metabólico para otras funciones funcionales del cuerpo. Un proceso clave en la degradación de aminoácidos es la transaminación, donde el grupo amino se transfiere de un aminoácido a un α-cetoácido, típicamente catalizado por una transaminasa. La reacción se puede generalizar como tal:

R1 aminoácido + R2-α-cetoácido ⇌ R1-α-cetoácido + R2-aminoácido

Un α-cetoácido común es el α-cetoglutarato, un intermedio en el ciclo del ácido cítrico. La transaminación de α-cetoglutarato produce glutamato. El producto de α-cetoácido resultante también es a menudo útil, que puede contribuir como combustible o como sustrato para procesos de metabolismo posteriores. Los ejemplos son los siguientes:

Alanina + α-cetoglutarato ⇌ piruvato + glutamato

Aspartato + α-cetoglutarato ⇌ oxalacetato + glutamato

Tanto el piruvato como el oxalacetato son componentes importantes del metabolismo celular y contribuyen como sustratos o intermediarios a procesos fundamentales como la glucólisis, la gluconeogénesis y el ciclo del ácido cítrico.

El glutamato también desempeña un papel importante en la eliminación del nitrógeno en exceso o de desecho del cuerpo. El glutamato sufre una desaminación, una reacción oxidativa catalizada por la glutamato deshidrogenasa, como sigue:

glutamato + H2O + NADP + → α-cetoglutarato + NADPH + NH3 + H +

El amoníaco (como amonio) se excreta principalmente como urea, que se produce en el hígado. Por tanto, la transaminación se puede vincular a la desaminación, lo que permite eliminar eficazmente el nitrógeno de los grupos amina de los aminoácidos, a través del glutamato como intermedio, y finalmente excretarlo del cuerpo en forma de urea.

El glutamato también es un neurotransmisor, lo que lo convierte en una de las moléculas más abundantes del cerebro. Los tumores cerebrales malignos conocidos como glioma o glioblastoma aprovechan este fenómeno al utilizar el glutamato como fuente de energía, especialmente cuando estos tumores se vuelven más dependientes del glutamato debido a mutaciones en el gen IDH1.

-Neurotransmisor

El glutamato es el neurotransmisor excitador más abundante en el sistema nervioso de los vertebrados. En las sinapsis químicas, el glutamato se almacena en vesículas. Los impulsos nerviosos provocan la liberación de glutamato de la célula presináptica. El glutamato actúa sobre los receptores ionotrópicos y metabotrópicos (acoplados a proteína G). En la célula postsináptica opuesta, los receptores de glutamato, como el receptor NMDA o el receptor AMPA, se unen al glutamato y se activan. Debido a su papel en la plasticidad sináptica, el glutamato participa en funciones cognitivas como el aprendizaje y la memoria en el cerebro. La forma de plasticidad conocida como mejora sostenida ocurre en las sinapsis glutamatérgicas en el hipocampo, la neocorteza y otras partes del cerebro. El glutamato actúa no solo como un transmisor de punto a punto, sino también al desbordar la diafonía sináptica entre las sinapsis donde la suma del glutamato liberado de una sinapsis vecina crea una transmisión de volumen / señalización extrasináptica. Además, el glutamato juega un papel importante en la regulación de los conos de crecimiento y la sinaptogénesis durante el desarrollo del cerebro, como lo describió originalmente Mark Mattson.

-Circuitos de señalización glutamatérgica no sináptica en el cerebro

Se ha descubierto que el glutamato extracelular en el cerebro de Drosophila regula la agrupación de receptores de glutamato postsinápticos a través de un proceso de desensibilización del receptor. Un gen expresado en las células gliales transporta activamente el glutamato al espacio extracelular, mientras que en el núcleo accumbens, que estimula los receptores de glutamato metabotrópicos del grupo II, este gen reduce los niveles extracelulares de glutamato. Esto aumenta la posibilidad de que este glutamato extracelular desempeñe un papel "similar al endocrino" como parte de un sistema homeostático más grande.
Precursor de GABA

El glutamato también sirve como precursor de la síntesis del ácido gamma-aminobutírico inhibidor (GABA) en las neuronas GABA-ergicas. Esta reacción es catalizada por la glutamato descarboxilasa (GAD), que es más abundante en el cerebelo y el páncreas.

El síndrome de la persona rígida es un trastorno neurológico causado por anticuerpos anti-GAD, que conduce a una disminución en la síntesis de GABA y, por lo tanto, a una función motora reducida, como rigidez y espasmo muscular. Dado que el páncreas tiene TAG abundante, existe una destrucción inmunológica directa en el páncreas y los pacientes tendrán diabetes mellitus.

-Potenciador del sabor

El ácido glutámico, un componente de las proteínas, está presente en los alimentos que contienen proteínas, pero solo se puede saborear cuando está presente sin unir. Cantidades significativas de ácido glutámico libre están presentes en una amplia variedad de alimentos, incluidos los quesos y la salsa de soja, y el ácido glutámico es responsable del umami, uno de los cinco sabores básicos del sentido del gusto humano. El ácido glutámico se usa a menudo como aditivo alimentario y potenciador del sabor en forma de sal de sodio, conocida como glutamato monosódico (MSG).

-Nutritivo

Todas las carnes, aves, pescado, huevos, productos lácteos y kombu son excelentes fuentes de ácido glutámico. Algunos alimentos vegetales ricos en proteínas también sirven como fuentes. Del 30% al 35% del gluten (gran parte de la proteína del trigo) es ácido glutámico. El noventa y cinco por ciento del glutamato de la dieta se metaboliza en un primer paso por las células intestinales.

-Crecimiento de la planta

Auxigro es una preparación para el crecimiento de plantas que contiene un 30% de ácido glutámico.

Espectroscopia de RMN

En los últimos años, se han realizado muchas investigaciones sobre el uso del acoplamiento dipolar residual (RDC) en la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (NMR). Un derivado del ácido glutámico, poli-y-bencil-L-glutamato (PBLG), se usa a menudo como medio de alineación para controlar la escala de las interacciones dipolares observadas.