Bioquímica · Ruta metabólica

Degradación de los aminoácidos ramificados (ruta de la leucina) !

El músculo y el hígado degradan leucina, isoleucina y valina. El mapa sigue la leucina, que termina en acetil-CoA y acetoacetato (cetogénica).

Actualizado 2026-11-01

Mapa interactivo

Balance: NADH +1FADH₂ +1ATP -1

Datos clave

• Los dos primeros pasos son comunes a los tres AACR: la transaminación (BCAT, sobre todo en músculo) y la descarboxilación oxidativa por la BCKDH.
• La BCKDH necesita los mismos cinco cofactores que la PDH: pirofosfato de tiamina, lipoato, CoA, FAD y NAD⁺.
• La leucina es solo cetogénica (acetil-CoA + acetoacetato); la valina da succinil-CoA (glucogénica) y la isoleucina da ambos.
• La 3-metilcrotonil-CoA carboxilasa necesita biotina; el déficit múltiple de carboxilasas la afecta junto con la PCC, la piruvato carboxilasa y la ACC.
• El déficit de BCKDH causa la enfermedad de orina con olor a jarabe de arce; el de isovaleril-CoA deshidrogenasa causa acidemia isovalérica, con olor a pies sudados.

También llamado

Catabolismo de los AACR

Regulación

• La BCKDH se apaga por fosforilación (BCKDH cinasa) y se enciende por una fosfatasa (PPM1K); sus propios cetoácidos inhiben la cinasa.
• El ayuno, el ejercicio y los glucocorticoides aumentan la oxidación de AACR en el músculo.
• El músculo tiene mucha BCAT y poca BCKDH, así que los cetoácidos viajan al hígado para oxidarse.

Los pasos, uno a uno

1. Paso 1 · Aminotransferasa de aminoácidos ramificados (BCAT2, mitocondrial) Leucina + α-cetoglutarato ⇌ α-cetoisocaproato + GlutamatoEntrega el grupo amino de la leucina al α-cetoglutarato: se forman glutamato y el cetoácido ramificado α-cetoisocaproato.Si falla: El déficit de BCAT2 es muy raro: suben los AACR pero, a diferencia de la enfermedad de jarabe de arce, no sus cetoácidos.
2. Paso 2 · Complejo α-cetoácido deshidrogenasa de cadena ramificada (BCKDH) irreversible α-cetoisocaproato + coenzima A + NAD⁺ → Isovaleril-CoA + CO₂ + NADHEn la mitocondria quita CO₂ al cetoácido y une el resto a la CoA, como hace la PDH con el piruvato; el mismo complejo actúa sobre los tres AACR.Si falla: Su déficit causa la enfermedad de orina con olor a jarabe de arce: se acumulan leucina, isoleucina, valina y sus cetoácidos, y la orina huele a azúcar quemada. Enfermedad de la orina con olor a jarabe de arce →
3. Paso 3 · Isovaleril-CoA deshidrogenasa (IVD) irreversible Isovaleril-CoA + FAD → 3-metilcrotonil-CoA + fadh2Forma un doble enlace en el isovaleril-CoA y pasa los electrones, por medio del FAD, a la flavoproteína transferidora de electrones (ETF).Si falla: Acidemia isovalérica: se acumula ácido isovalérico, con acidosis, vómito y olor a pies sudados; la glicina y la carnitina ayudan a eliminarlo.
4. Paso 4 · 3-metilcrotonil-CoA carboxilasa (MCC) irreversible 3-metilcrotonil-CoA + CO₂ + ATP → 3-metilglutaconil-CoA + ADP + fosfato (Pi)Añade CO₂ (como bicarbonato) con biotina y ATP, y forma 3-metilglutaconil-CoA.Si falla: El déficit de 3-MCC se detecta a menudo en el tamizaje neonatal; muchos niños nunca tienen síntomas y otros sufren episodios de hipoglucemia y acidosis.
5. Paso 5 · 3-metilglutaconil-CoA hidratasa (AUH) 3-metilglutaconil-CoA + H₂O ⇌ HMG-CoA (3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA)Añade agua al doble enlace y forma HMG-CoA, el mismo intermediario de la cetogénesis.Si falla: El déficit de AUH causa aciduria 3-metilglutacónica tipo I, un trastorno raro con signos neurológicos variables.
6. Paso 6 · HMG-CoA liasa (HMGCL) irreversible HMG-CoA (3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA) → Acetoacetato + Acetil-CoADivide el HMG-CoA en acetoacetato y acetil-CoA, los productos finales que hacen a la leucina solo cetogénica.Si falla: El déficit de HMG-CoA liasa bloquea a la vez la degradación de la leucina y la síntesis de cuerpos cetónicos: hipoglucemia hipocetósica y acidosis en el ayuno.

Correlación clínica

• Enfermedad de orina con olor a jarabe de arce: la leucina y su cetoácido se acumulan y causan encefalopatía y edema cerebral en el recién nacido; la leucina es la más neurotóxica.
• Acidemia isovalérica: acidosis metabólica, vómito y olor a pies sudados en el recién nacido.
• Algunos pacientes con la enfermedad de jarabe de arce responden a la tiamina; el tratamiento se basa en una dieta baja en AACR.
• El déficit de biotina o de biotinidasa afecta a la 3-metilcrotonil-CoA carboxilasa junto con las otras carboxilasas.

Rutas

• Degradación de los aminoácidos ramificados (ruta de la leucina)

Enfermedades relacionadas

• Enfermedad de la orina con olor a jarabe de arce
• Acidemia propiónica
• Acidemia metilmalónica

Relacionadas

• Leucina
• α-Cetoácido deshidrogenasa de cadena ramificada (BCKDH)
• Tiamina (vitamina B1)
• Biotina (vitamina B7)
• Riboflavina (vitamina B2)
• Acetil-CoA
• Acetoacetato (ácido acetoacético)
• Cetogénesis (síntesis de cuerpos cetónicos)
• Aminoácidos glucogénicos y cetogénicos
• Transaminación y desaminación
• Glutamato (ácido glutámico)
• De propionil-CoA a succinil-CoA

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Fuentes: Maple syrup urine disease: MedlinePlus Genetics (MedlinePlus, US National Library of Medicine, 2026); Isovaleric acidemia: MedlinePlus Genetics (MedlinePlus, US National Library of Medicine, 2026); 3-methylcrotonyl-CoA carboxylase deficiency: MedlinePlus Genetics (MedlinePlus, US National Library of Medicine, 2026); 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA lyase deficiency: MedlinePlus Genetics (MedlinePlus, US National Library of Medicine, 2026); Textbook of Biochemistry for Medical Students, 6th ed. (Jaypee Brothers Medical Publishers (Vasudevan DM, Sreekumari S, Vaidyanathan K), 2011).

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