Treonina

La treonina (símbolo Thr o T ) ^{[ 2 ]} es un aminoácido que se utiliza en la biosíntesis de proteínas . Contiene un grupo α-amino (que se encuentra en la forma protonada −NH ⁺ ₃ cuando se disuelve en agua), un grupo carboxilo (que se encuentra en la forma desprotonada −COO− ^cuando se disuelve en agua) y una cadena lateral que contiene un grupo hidroxilo , lo que la convierte en un aminoácido polar sin carga. Es esencial en los seres humanos, lo que significa que el cuerpo no puede sintetizarla: debe obtenerse a través de la dieta. La treonina se sintetiza a partir del aspartato en bacterias como E. coli . ^{[ 3 ]} Está codificada por todos los codones que comienzan con AC (ACU, ACC, ACA y ACG).

Las cadenas laterales de treonina suelen estar unidas por enlaces de hidrógeno; los motivos pequeños más comunes que se forman se basan en interacciones con la serina : giros ST , motivos ST (a menudo al principio de las hélices alfa ) y grapas ST (normalmente en el medio de las hélices alfa).

El residuo de treonina es susceptible a numerosas modificaciones postraduccionales . ^{[ 4 ] [ 5 ]} La cadena lateral hidroxilo puede sufrir glicosilación O -ligada . Además, los residuos de treonina sufren fosforilación por acción de una treonina quinasa . En su forma fosforilada, se la conoce como fosfotreonina. La fosfotreonina tiene tres posibles sitios de coordinación (grupo carboxilo, amina y fosfato) y la determinación del modo de coordinación entre los ligandos fosforilados y los iones metálicos presentes en un organismo es importante para explicar la función de la fosfotreonina en los procesos biológicos. ^{[ 6 ]}

La treonina fue el último de los 20 aminoácidos proteinogénicos comunes en ser descubierto. Fue descubierta en 1935 por William Cumming Rose , ^{[ 7 ]} en colaboración con Curtis Meyer . El aminoácido recibió el nombre de treonina debido a su estructura similar al ^ácido treónico _{, un} monosacárido de cuatro carbonos ^con fórmula molecular C₄H₈O₅ . _{[ 8} ^]

La treonina es uno de los dos aminoácidos proteinogénicos con dos centros estereogénicos , siendo el otro la isoleucina . La treonina puede existir en cuatro posibles estereoisómeros con las siguientes configuraciones: ( 2S ,3R ) , ( 2R ,3S ) , (2S , 3S ) y ( 2R ,3R ) . Sin embargo, el nombre L -treonina se utiliza para un único estereoisómero , el ácido ( 2S ,3R ) -2-amino-3-hidroxibutanoico. El estereoisómero (2S , 3S ) , que raramente se encuentra en la naturaleza, se denomina L - alotreonina . ^{[ 9 ]}

Como aminoácido esencial, la treonina no se sintetiza en humanos y debe estar presente en las proteínas de la dieta. Los adultos requieren aproximadamente 20  mg/kg de peso corporal/día. ^{[ 10 ]} En plantas y microorganismos, la treonina se sintetiza a partir del ácido aspártico a través del α-aspartil-semialdehído y la homoserina . La homoserina sufre O- fosforilación; este éster fosfato sufre hidrólisis concomitantemente con la reubicación del grupo OH. ^{[ 11 ]} Las enzimas involucradas en una biosíntesis típica de treonina incluyen:

1. aspartoquinasa
2. β-aspartato semialdehído deshidrogenasa
3. homoserina deshidrogenasa
4. homoserina quinasa
5. treonina sintasa .

La treonina se metaboliza de al menos tres maneras:

• En muchos animales se convierte en piruvato a través de la treonina deshidrogenasa . Un intermediario en esta vía puede sufrir tiólisis con CoA para producir acetil-CoA y glicina .
• En los humanos, el gen de la treonina deshidrogenasa es un pseudogén inactivo , ^{[ 12 ]} por lo que la treonina se convierte en α-cetobutirato . El mecanismo del primer paso es análogo al catalizado por la serina deshidratasa , y las reacciones de la serina y la treonina deshidratasa probablemente son catalizadas por la misma enzima. ^{[ 13 ]}
• En muchos organismos, una quinasa la O-fosforila como paso previo a su posterior metabolismo. Esto es especialmente importante en bacterias como parte de la biosíntesis de cobalamina ( vitamina B12 ), ya que el producto se convierte en (R)-1-aminopropan-2-ol para su incorporación a la cadena lateral de la vitamina. ^{[ 14 ]}
• La treonina se utiliza para sintetizar glicina durante la producción endógena de L-carnitina en el cerebro y el hígado de ratas. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

La degradación de la treonina se ve afectada en las siguientes enfermedades metabólicas :

• Aciduria malónica y metilmalónica combinada (CMAMMA) ^{[ 17 ]}
• Acidemia metilmalónica ^{[ 17 ]}
• Acidemia propiónica ^{[ 18 ]}

Durante la evolución humana , una variante reguladora (rs34590044-A) aumentó la expresión del miembro 3 de la familia de la acil-CoA sintetasa (ACSF3), una enzima implicada en el catabolismo de la treonina. ^{[ 19 ]} Esta variante, ausente en los grandes simios no humanos , mejoró el metabolismo de la treonina, favoreciendo mayores tasas metabólicas basales y promoviendo el crecimiento esquelético . ^{[ 19 ]} Es probable que estos cambios hayan contribuido a la coevolución del metabolismo y los cambios dietéticos hacia un mayor consumo de proteínas, características de los humanos modernos. ^{[ 19 ]}

Se han investigado los efectos de la suplementación dietética con treonina en pollos de engorde. ^{[ 20 ]}

La treonina, un aminoácido esencial, interviene en el metabolismo de las grasas, la síntesis de proteínas, la proliferación y diferenciación de células madre embrionarias , y la salud y función intestinal. La salud y la enfermedad en los animales están estrechamente relacionadas con la necesidad y el metabolismo de la treonina. La inflamación intestinal y los trastornos del metabolismo energético en animales pueden aliviarse con cantidades adecuadas de treonina en la dieta. Sin embargo, dado que estos efectos se relacionan con el control del metabolismo nutricional, se requiere más investigación para confirmar los resultados en diversos modelos animales. Además, es necesario investigar más a fondo cómo la treonina controla el equilibrio dinámico de la función de la barrera intestinal, la respuesta inmunológica y la microbiota intestinal. ^{[ 21 ]}

Dado que la tuberculosis multirresistente (TB) sigue siendo una crisis de salud pública, con un total de 1,25 millones de personas fallecidas en todo el mundo solo en 2023, las nuevas estrategias de tratamiento para la TB son cruciales. ^{[ 22 ]} La TB es una infección de transmisión aérea, propagada por inhalación de gotitas en suspensión que pueden permanecer suspendidas en el aire durante varias horas y que pueden ser eliminadas, permanecer en una etapa latente o activarse. Un artículo anterior investigó los efectos inhibidores del producto final L-treonina en la vía de la homoserina quinasa (HSK) en Escherichia coli. Encontraron que la vía HSK puede ser inhibida con éxito mediante L-treonina, ya que la vía actúa como un bucle de retroalimentación negativa, inhibiéndose una vez que se forma suficiente del producto. ^{[ 23 ]} La investigación de esta vía en la TB puede proporcionar nuevos conocimientos sobre posibles dianas farmacológicas. La inhibición de la vía de síntesis de ácidos grasos también podría constituir una diana terapéutica potencial, dado que esta vía es responsable de la síntesis de ácidos micólicos, componentes necesarios para la formación de las paredes celulares de la tuberculosis. ^{[ 24 ]} La combinación del aminoácido L-treonina con un fármaco común contra la tuberculosis que inhibe la síntesis de ácidos grasos, como la etionamida, podría dar lugar a una nueva estrategia de tratamiento para la tuberculosis.

Los alimentos ricos en treonina incluyen requesón , aves de corral , pescado , carne , lentejas , frijoles negros ^{[ 25 ]} y semillas de sésamo . ^{[ 26 ]}

La treonina racémica se puede preparar a partir del ácido crotónico mediante funcionalización alfa utilizando acetato de mercurio(II) . ^{[ 27 ]}

• Biosíntesis de treonina
• CID 205
• CID 6288