Asam amino adalah fondasi kehidupan, blok bangunan universal yang menyusun protein, mesin molekuler utama di dalam setiap sel hidup. Tanpa pemahaman yang komprehensif tentang kandungan asam amino—baik dari segi struktur kimiawi, fungsi metabolisme yang beragam, maupun distribusinya dalam sumber pangan—mustahil untuk memahami mekanisme kesehatan, penyakit, pertumbuhan otot, atau bahkan transmisi sinyal saraf. Artikel ini menyajikan eksplorasi mendalam, merangkum segala aspek penting mulai dari klasifikasi dasar hingga kompleksitas aplikasi klinis dan industri.
Secara kimiawi, semua asam amino yang membentuk protein (asam amino proteinogenik standar) memiliki struktur inti yang seragam. Inti ini terdiri dari satu atom karbon alfa ($\alpha$) yang terikat pada empat gugus berbeda. Keseragaman struktural ini adalah kunci universalitas mereka dalam biologi:
Ketika dua asam amino bergabung, mereka membentuk ikatan peptida melalui reaksi kondensasi, melepaskan molekul air. Rangkaian ikatan peptida inilah yang membentuk tulang punggung polipeptida, yang kemudian akan melipat menjadi struktur tiga dimensi protein fungsional. Polaritas dan muatan pada gugus R sangat krusial dalam menentukan lipatan ini, memengaruhi interaksi hidrofobik dan hidrofilik yang mendorong protein mencapai konformasi energi terendah dan paling stabil.
Ilustrasi skematis struktur umum asam amino, menyoroti gugus R yang menentukan identitas.
Gugus R (rantai samping) membagi 20 asam amino standar menjadi beberapa kategori fungsional yang memiliki implikasi besar terhadap lipatan protein dan interaksi biokimia:
Asam amino ini cenderung tersembunyi di bagian dalam protein globular, menjauhi lingkungan air (sitoplasma). Sifat hidrofobik mereka mendorong protein untuk melipat secara efisien.
Asam amino ini memiliki gugus fungsional yang mampu membentuk ikatan hidrogen, membuatnya cenderung berada di permukaan protein atau di situs aktif enzim.
Asam amino ini sangat hidrofilik dan biasanya ditemukan di permukaan protein, berperan penting dalam interaksi ionik, pengikatan substrat, dan menjaga pH intraseluler.
Dari perspektif nutrisi manusia, asam amino dikelompokkan berdasarkan kemampuan tubuh untuk mensintesisnya secara de novo (dari awal) atau laju sintesisnya yang mencukupi untuk kebutuhan normal. Klasifikasi ini sangat mempengaruhi strategi diet, suplementasi, dan penatalaksanaan kondisi klinis tertentu.
Asam amino esensial adalah yang tidak dapat disintesis oleh tubuh manusia dalam jumlah yang memadai untuk memenuhi kebutuhan metabolik normal. Oleh karena itu, mereka mutlak harus diperoleh dari makanan. Defisiensi salah satu AAE dapat mengganggu sintesis protein di seluruh tubuh, mengakibatkan gangguan pertumbuhan, perbaikan jaringan, dan fungsi enzimatik.
Terdapat sembilan Asam Amino Esensial bagi manusia dewasa:
Perlu dicatat bahwa Leucine, Isoleucine, dan Valine (BCAA) memiliki peran esensial dalam regulasi sintesis protein otot, terutama Leucine, yang berfungsi sebagai sinyal bagi jalur mTOR (mammalian Target of Rapamycin), regulator anabolik utama.
Asam amino non-esensial dapat disintesis oleh tubuh, biasanya dari perantara metabolik, seperti zat antara dalam siklus Krebs, atau melalui transaminasi dari asam amino lain. Meskipun "non-esensial," mereka tetap vital; klasifikasi ini hanya mengacu pada persyaratan diet.
Kelompok ini adalah AANE yang, dalam kondisi stres metabolik tinggi, pertumbuhan cepat, atau penyakit kronis (seperti sepsis, trauma, atau malnutrisi berat), laju sintesisnya menjadi tidak cukup untuk memenuhi permintaan tubuh yang meningkat. Dalam kondisi ini, mereka harus disuplai melalui diet atau suplemen.
Fungsi asam amino jauh melampaui sekadar menjadi penyusun protein. Mereka adalah prekursor, regulator, dan molekul sinyal yang terlibat dalam hampir setiap proses fisiologis.
Asam amino berurutan disusun oleh ribosom sesuai cetak biru mRNA.
Peran yang paling dikenal adalah sebagai monomer protein. Protein menjalankan fungsi struktural (kolagen, elastin, keratin), kontraktil (aktin, miosin), dan katalitik (enzim). Penempatan strategis asam amino dalam situs aktif enzim memungkinkan reaksi kimiawi terjadi jutaan kali lebih cepat daripada kondisi tanpa katalis.
Banyak asam amino diubah menjadi molekul penting yang bukan protein, seringkali disebut sebagai molekul yang diturunkan dari asam amino:
Dalam kondisi puasa berkepanjangan atau asupan karbohidrat rendah, asam amino dapat dipecah untuk menghasilkan energi. Sebagian besar asam amino bersifat glukogenik; kerangka karbonnya dapat diubah menjadi glukosa melalui proses glukoneogenesis. Asam amino ketogenik (Leucine dan Lysine) hanya dapat menghasilkan badan keton atau prekursor lemak, sementara beberapa (seperti Isoleucine, Phenylalanine, Tyrosine, dan Tryptophan) bersifat campuran.
Metabolisme asam amino berfokus pada dua jalur utama: anabolisme (sintesis protein dan molekul lain) dan katabolisme (pemecahan untuk energi atau ekskresi). Bagian yang paling kritis dari katabolisme adalah pengelolaan atom nitrogen, yang berpotensi toksik jika dibiarkan terakumulasi sebagai amonia.
Langkah awal dalam katabolisme adalah pemindahan gugus amino. Reaksi ini, yang disebut transaminasi, melibatkan transfer gugus amino dari asam amino ke molekul $\alpha$-keto acid (biasanya $\alpha$-ketoglutarat), menghasilkan asam amino baru (Glutamat) dan $\alpha$-keto acid yang sesuai dengan asam amino yang dipecah.
Enzim transaminase (seperti AST dan ALT, yang sering diukur dalam tes fungsi hati) berperan penting. Setelah gugus amino ditransfer ke Glutamat, langkah berikutnya adalah deaminasi oksidatif di mana Glutamat melepaskan amonia ($\text{NH}_4^+$) bebas. Amonia ini harus segera dinetralisir karena neurotoksisitasnya.
Siklus urea, yang terjadi terutama di hati, adalah jalur metabolisme yang berfungsi mengubah amonia beracun menjadi urea yang tidak beracun, yang kemudian dapat diekskresikan melalui urin. Siklus ini sangat efisien dan merupakan pusat dari homeostasis nitrogen.
Proses ini melibatkan lima langkah utama dan menggunakan dua asam amino sebagai perantara utama: Arginine dan Ornithine. Empat enzim kritis terlibat, dengan dua langkah pertama terjadi di mitokondria dan tiga langkah sisanya di sitosol:
Gangguan genetik pada salah satu enzim siklus urea (misalnya, defisiensi Ornithine Transcarbamylase) menyebabkan penumpukan amonia yang cepat dan parah, suatu kondisi yang mematikan jika tidak ditangani dengan segera.
Katabolisme Valine, Leucine, dan Isoleucine unik karena mereka sebagian besar dipecah bukan di hati, melainkan di otot rangka, jantung, ginjal, dan jaringan adiposa. Proses ini dimulai dengan transaminasi BCAA, diikuti oleh dekarboksilasi oksidatif menggunakan kompleks enzim multi-subunit yang disebut Branched-Chain $\alpha$-Keto Acid Dehydrogenase (BCKDH).
Kegagalan dalam fungsi kompleks BCKDH menyebabkan penyakit Maple Syrup Urine Disease (MSUD), di mana $\alpha$-keto acids dari BCAA menumpuk dalam darah dan urin, menyebabkan neurotoksisitas berat. Leucine adalah asam amino yang sepenuhnya ketogenik, Valine sepenuhnya glukogenik, dan Isoleucine adalah campuran keduanya.
Memahami kandungan dan fungsi dari masing-masing 20 asam amino memberikan gambaran utuh tentang kompleksitas biokimia tubuh. Setiap jenis memiliki jalur metabolisme yang berbeda, yang menekankan pentingnya diet protein yang bervariasi.
BCAA mencakup sekitar 35% dari asam amino esensial dalam protein otot dan memiliki kepentingan unik sebagai bahan bakar otot selama latihan dan regulator sinyal anabolik.
Leucine adalah BCAA yang paling banyak dipelajari karena perannya sebagai sensor nutrisi. Leucine tidak hanya menjadi substrat untuk sintesis protein otot (MPS), tetapi juga bertindak sebagai sinyal pemicu jalur mTORC1. Peningkatan konsentrasi Leucine intraseluler menandakan ketersediaan energi dan nutrisi yang cukup, mengaktifkan mTORC1 yang mendorong translasi mRNA dan, akibatnya, pertumbuhan sel dan perbaikan otot. Katabolisme Leucine menghasilkan Asetil-KoA dan Asetoasetat, menjadikannya satu-satunya asam amino yang sepenuhnya ketogenik.
Meskipun strukturalnya mirip dengan Leucine, Isoleucine memiliki peran metabolisme yang berbeda. Isoleucine bersifat glukogenik dan ketogenik. Ia terlibat dalam penyerapan glukosa ke dalam sel otot, mungkin dengan meningkatkan ekspresi GLUT4, dan juga penting untuk sintesis hemoglobin.
Valine murni glukogenik, diubah menjadi Suksinil-KoA, yang dapat memasuki siklus Krebs. Valine berperan dalam kesehatan kognitif dan perlindungan lapisan myelin di sekitar serabut saraf. Dalam suplemen, Valine membantu menyeimbangkan kadar nitrogen, namun ia tidak memiliki efek pemicu mTOR sekuat Leucine.
Phenylalanine adalah esensial dan merupakan prekursor langsung Tyrosine melalui enzim Phenylalanine Hidroksilase (PAH). Gangguan genetik pada PAH menyebabkan Phenylketonuria (PKU), suatu kondisi di mana Phenylalanine menumpuk dan menjadi toksik bagi otak, memerlukan pembatasan diet yang sangat ketat seumur hidup.
Non-esensial (kondisional), Tyrosine sangat vital. Ia merupakan bahan baku utama untuk dopamin, norepinefrin, dan epinefrin (hormon stres dan neurotransmitter katekolamin). Tyrosine juga digunakan untuk sintesis melanin dan hormon tiroid (T3 dan T4). Dalam kondisi stres, permintaan untuk Tyrosine meningkat drastis.
Esensial, Tryptophan terkenal sebagai prekursor Serotonin, neurotransmitter yang mengatur tidur, suasana hati, dan nafsu makan. Selain itu, Tryptophan adalah prekursor untuk Niasin (Vitamin B3) melalui jalur Kynurenine. Karena Tryptophan sering menjadi asam amino yang paling langka dalam protein makanan (limiting factor), ketersediaannya sering membatasi sintesis protein.
Esensial, Methionine adalah asam amino yang mengandung sulfur dan merupakan inisiator utama sintesis protein (Start Codon). Peran paling pentingnya adalah sebagai prekursor S-Adenosylmethionine (SAMe), donor metil universal dalam tubuh. SAMe berperan dalam metilasi DNA, sintesis fosfolipid, dan metabolisme neurotransmitter. Pemecahan Metionin yang tidak efisien dikaitkan dengan peningkatan homosistein, faktor risiko penyakit kardiovaskular.
Non-esensial (kondisional), Cysteine disintesis dari Methionine. Dua peran utamanya adalah: 1) Membentuk jembatan disulfida untuk menstabilkan struktur protein; 2) Menjadi salah satu dari tiga komponen Glutathione, antioksidan penting yang melindungi sel dari kerusakan radikal bebas. Ketersediaan Cysteine sering menjadi pembatas laju sintesis Glutathione.
Esensial, Lysine memiliki gugus amino ekstra pada rantai sampingnya. Lysine sangat penting untuk pembentukan kolagen dan penyerapan kalsium. Lysine juga merupakan prekursor untuk Carnitine, yang diperlukan untuk transportasi asam lemak melintasi membran mitokondria untuk oksidasi beta. Defisiensi Lysine dapat menyebabkan kelelahan dan penurunan imunitas.
Non-esensial (kondisional), Arginine sangat fleksibel. Selain menjadi perantara vital dalam siklus urea, Arginine adalah satu-satunya prekursor Nitrit Oksida (NO) melalui enzim NO synthase. NO adalah vasodilator kuat. Arginine juga berperan dalam penyembuhan luka dan pelepasan hormon pertumbuhan. Karena kebutuhan yang tinggi dalam kondisi trauma, ia menjadi esensial kondisional.
Esensial, Histidine memiliki cincin imidazol. Histidine berperan sebagai buffer pH yang sangat efektif, terutama dalam protein seperti hemoglobin. Ia juga merupakan prekursor Histamine, molekul sinyal yang terlibat dalam respons alergi, inflamasi, dan regulasi asam lambung.
Non-esensial, Glutamate adalah neurotransmitter eksitatori utama di sistem saraf pusat. Ia juga bertindak sebagai kolektor nitrogen dari jaringan lain (dalam bentuk Glutamine) dan sangat sentral dalam metabolisme, berfungsi sebagai akseptor/donor gugus amino universal dalam transaminasi.
Non-esensial (kondisional), Glutamine adalah asam amino paling melimpah dalam darah. Ia adalah bahan bakar utama (bersama glukosa) untuk enterosit (sel usus) dan limfosit (sel imun). Glutamine sangat penting untuk menjaga integritas mukosa usus ("barrier function"). Dalam kondisi katabolik, otot melepaskan Glutamine dalam jumlah besar, dan suplementasinya sering digunakan dalam perawatan intensif untuk mendukung pemulihan dan fungsi imun.
Aspartate adalah perantara dalam siklus urea dan juga berperan dalam sintesis purin dan pirimidin. Asparagine adalah amida dari Aspartate dan berperan dalam glikosilasi protein (ikatan N-glikosilasi).
Asupan diet yang memadai dari semua asam amino esensial sangat penting. Tidak semua sumber protein diciptakan sama; kualitas protein ditentukan oleh kandungan dan ketersediaan sembilan AAE.
Protein Lengkap (Complete Protein) adalah sumber makanan yang mengandung sembilan asam amino esensial dalam proporsi yang memadai untuk mendukung pertumbuhan dan pemeliharaan tubuh. Contoh utama adalah protein hewani (daging, telur, susu, ikan).
Protein Tidak Lengkap (Incomplete Protein) adalah sumber makanan yang kekurangan satu atau lebih AAE, yang disebut sebagai asam amino pembatas (limiting amino acid). Protein nabati sering kali tidak lengkap. Misalnya, biji-bijian (gandum, beras) cenderung rendah Lysine, sementara kacang-kacangan (legume) cenderung rendah Methionine dan Cysteine.
Konsep Kombinasi Protein (Complementary Proteins) memungkinkan vegetarian dan vegan untuk mencapai profil asam amino lengkap dengan mengonsumsi dua protein tidak lengkap yang asam amino pembatasnya saling melengkapi (misalnya, nasi dan kacang-kacangan) dalam rentang waktu yang sama.
Keseimbangan asupan protein dari berbagai sumber memastikan profil asam amino yang optimal.
Untuk secara akurat menentukan kualitas diet, ilmu nutrisi telah mengembangkan berbagai indeks yang menilai seberapa baik protein dapat dicerna dan seberapa lengkap profil AAE-nya:
PDCAAS adalah metode standar lama yang membandingkan profil asam amino makanan uji dengan kebutuhan referensi manusia (anak usia 2-5 tahun), dikoreksi untuk daya cerna. Skor PDCAAS 1.0 (maksimum) diberikan kepada protein seperti telur, kasein, dan protein kedelai terisolasi. Namun, PDCAAS dikritik karena tidak mempertimbangkan asam amino yang diserap tetapi tidak digunakan (hilang melalui usus) dan cenderung meremehkan protein berkualitas tinggi tertentu.
DIAAS adalah metode yang lebih modern dan lebih akurat, direkomendasikan oleh FAO (Organisasi Pangan dan Pertanian PBB). DIAAS mengukur daya cerna asam amino pada akhir ileum (bukan feses), memberikan gambaran yang lebih akurat tentang jumlah asam amino esensial yang benar-benar diserap oleh tubuh. Protein dengan skor DIAAS tinggi (misalnya, whey protein, susu, daging) dianggap memiliki kualitas tertinggi.
Keseimbangan asam amino sangat sensitif. Gangguan pada penyerapan, sintesis, atau katabolisme dapat menyebabkan kondisi medis serius.
Kondisi seperti Kwashiorkor (defisiensi protein parah meskipun asupan kalori mungkin memadai) dan Marasmus (defisiensi protein dan kalori) menyoroti peran sentral protein. Dalam kasus Kwashiorkor, defisiensi protein yang parah (terutama Lysine dan Tryptophan) menyebabkan ketidakmampuan hati mensintesis protein transport (seperti albumin), yang menyebabkan edema (pembengkakan) karena penurunan tekanan onkotik vaskular.
Gangguan genetik sering melibatkan enzim spesifik yang bertanggung jawab untuk memecah asam amino tertentu, menyebabkan akumulasi metabolit beracun.
Disebabkan oleh defisiensi enzim Phenylalanine Hidroksilase (PAH). Akumulasi Phenylalanine menyebabkan toksisitas saraf, retardasi mental yang parah jika tidak diobati. Manajemennya memerlukan pembatasan ketat Phenylalanine diet (menghindari protein tinggi) dan suplementasi Tyrosine, yang menjadi asam amino esensial kondisional bagi pasien PKU.
Gangguan dalam pemecahan BCAA (Leucine, Isoleucine, Valine) karena defisiensi kompleks enzim BCKDH. MSUD menyebabkan penumpukan $\alpha$-keto acids, yang menghasilkan bau khas seperti sirup maple pada urin. Pengobatan memerlukan diet yang sangat membatasi BCAA.
Gangguan pada metabolisme Methionine. Peningkatan homosistein (metabolit Methionine) sangat terkait dengan risiko kardiovaskular, masalah mata, dan komplikasi tulang.
Banyak asam amino, atau turunannya, bertindak sebagai neurotransmitter atau modulator. Keseimbangan antara Glutamate (eksitatori) dan GABA (inhibitori, turunan Glutamate) sangat penting. Tryptophan, melalui konversinya menjadi Serotonin, mempengaruhi siklus tidur dan mood, menjadikannya target penting dalam farmakologi psikiatri.
Sifat unik asam amino telah dimanfaatkan secara luas di luar nutrisi dasar, mulai dari mendukung performa atletik hingga terapi penyakit metabolik.
Suplemen BCAA (Leucine, Isoleucine, Valine) populer di kalangan atlet. Tujuannya adalah untuk: 1) Memicu sintesis protein otot (terutama melalui Leucine); 2) Mengurangi pemecahan protein otot selama latihan intens; 3) Mengurangi kelelahan sentral (BCAA bersaing dengan Tryptophan untuk masuk ke otak; meningkatkan BCAA dapat mengurangi masuknya Tryptophan, sehingga mengurangi sintesis Serotonin yang menyebabkan kelelahan).
Walaupun bukan asam amino itu sendiri, Creatine adalah turunan AA yang paling banyak diteliti. Creatine meningkatkan kemampuan otot untuk meregenerasi ATP dengan cepat, meningkatkan kekuatan dan massa otot tanpa lemak.
Glutamine sering disuplementasikan untuk atlet yang menjalani pelatihan berat guna mendukung pemulihan usus, mengurangi risiko infeksi (dengan mendukung sistem imun), dan membantu rehidrasi sel.
Selain 20 standar, ada ribuan asam amino non-proteinogenik yang berperan. Contohnya:
Dalam penelitian ilmiah, nutrisi, dan kontrol kualitas pangan, pengukuran kandungan asam amino harus dilakukan dengan akurasi tinggi. Analisis ini biasanya melibatkan dua tahapan utama: persiapan sampel dan pemisahan/deteksi.
Sebelum asam amino dapat diukur, protein harus dipecah kembali menjadi komponen monomernya melalui hidrolisis. Metode yang digunakan harus meminimalkan degradasi asam amino sensitif.
HPLC adalah standar emas untuk analisis asam amino. Karena asam amino tidak memiliki kromofor yang kuat (tidak menyerap cahaya UV dengan baik), mereka harus melalui proses derivatisasi sebelum injeksi. Derivatisasi melibatkan penambahan reagen kimia (misalnya, OPA atau PITC) yang berikatan dengan gugus amino, menghasilkan turunan yang menyerap UV atau berfluoresensi. Turunan ini kemudian dipisahkan berdasarkan sifat polaritasnya pada kolom kromatografi, dan kadarnya diukur oleh detektor.
LC-MS/MS (Liquid Chromatography coupled with Tandem Mass Spectrometry) adalah teknik yang semakin dominan. Metode ini menawarkan sensitivitas dan spesifisitas yang luar biasa. MS dapat mendeteksi dan mengkuantifikasi asam amino tanpa derivatisasi (atau dengan derivatisasi yang disederhanakan) karena ia mengukur rasio massa-ke-muatan molekul spesifik. LC-MS sangat penting dalam pengujian skrining bayi baru lahir untuk mendeteksi gangguan metabolisme bawaan (seperti PKU atau MSUD) dari setetes darah.
Metode klasik yang memisahkan asam amino berdasarkan muatan listriknya. Sampel dilewatkan melalui kolom resin yang berisi gugus bermuatan, dan asam amino dielusi satu per satu menggunakan larutan penyangga dengan pH yang meningkat secara bertahap. Metode ini merupakan dasar historis untuk banyak mesin analyzer asam amino komersial.
Penelitian modern telah mengungkapkan bahwa asam amino bukan hanya sekadar molekul pasif yang menunggu untuk dimasukkan ke dalam protein; mereka adalah sinyal aktif yang memengaruhi ekspresi gen melalui jalur epigenetik dan sinyal seluler yang kompleks.
Seperti yang telah disinggung, Leucine adalah asam amino yang paling anabolik karena perannya dalam mengaktifkan kompleks mTORC1. Aktivasi mTORC1 adalah titik fokus yang mengintegrasikan sinyal pertumbuhan (insulin/faktor pertumbuhan) dengan ketersediaan nutrisi (asam amino). Leucine bertindak melalui jalur rumit yang melibatkan Sestrin (sensor Leucine) dan GATOR complex. Ketika Leucine berlimpah, kompleks ini dilepaskan, memungkinkan mTOR bergerak ke lisosom dan mengaktifkan jalur sinyal yang mengarah pada peningkatan sintesis protein. Regulasi yang ketat terhadap jalur ini sangat penting, karena disfungsi mTOR dikaitkan dengan penuaan, kanker, dan resistensi insulin.
Methionine memainkan peran penting dalam epigenetika melalui sintesis SAMe (S-Adenosylmethionine), donor metil utama. Metilasi DNA dan metilasi Histone adalah mekanisme epigenetik fundamental yang mengatur apakah suatu gen 'diaktifkan' (ekspresi) atau 'dimatikan' (ditekankan). Ketersediaan Methionine dan kofaktor metabolisme satu karbon (seperti folat dan vitamin B12) secara langsung mempengaruhi kemampuan sel untuk mempertahankan pola metilasi DNA yang tepat. Kekurangan Methionine dapat mengganggu proses ini dan berdampak pada stabilitas genom serta pencegahan kanker.
Asam amino yang bersifat ketogenik (seperti Leucine dan Lysine) dipecah menjadi Asetil-KoA. Asetil-KoA adalah substrat untuk asetilasi histon. Asetilasi histon umumnya dikaitkan dengan kromatin yang lebih terbuka dan peningkatan transkripsi gen. Dengan demikian, status metabolisme asam amino secara langsung memengaruhi ketersediaan Asetil-KoA intraseluler, yang pada gilirannya memengaruhi pola asetilasi histon global, mengubah program ekspresi gen selular.
Serine adalah sumber penting dari unit satu karbon yang diperlukan untuk sintesis purin (blok bangunan DNA/RNA), sintesis Methionine, dan sintesis nukleotida. Serine dapat diproduksi melalui glikolisis atau diperoleh dari diet. Sel yang berkembang biak dengan cepat, seperti sel kanker atau sel imun yang aktif, memiliki kebutuhan yang sangat tinggi terhadap Serine. Jalur metabolisme Serine kini diidentifikasi sebagai target terapeutik yang menjanjikan dalam onkologi.
Lapisan mukosa usus memiliki tingkat pergantian sel (turnover) tertinggi dalam tubuh, menjadikannya salah satu konsumen asam amino terbesar. Glutamine, sebagai bahan bakar utama enterosit, sangat penting. Kekurangan Glutamine melemahkan penghalang usus, meningkatkan permeabilitas (disebut "leaky gut"), dan dapat menyebabkan peradangan sistemik.
Arginine juga mendukung fungsi usus melalui sintesis Nitrit Oksida, yang meningkatkan aliran darah ke mukosa. Selain itu, Threonine diperlukan dalam jumlah besar karena menjadi bagian struktural dari protein musin, yang membentuk lapisan lendir pelindung usus.
Hati adalah pusat metabolisme asam amino. Pada penyakit hati lanjut (sirosis), terjadi ketidakseimbangan profil asam amino plasma. Hati yang sakit sering kali kesulitan membersihkan amonia (kegagalan siklus urea) dan memetabolisme asam amino aromatik (Phe, Tyr, Trp) dengan baik. Hal ini menyebabkan peningkatan rasio Asam Amino Aromatik (AAA) terhadap BCAA. Rasio AAA:BCAA yang tinggi dikaitkan dengan Ensefalopati Hepatik (gangguan fungsi otak akibat penyakit hati), karena AAA dapat melewati sawar darah otak dan diubah menjadi neurotransmitter palsu.
Oleh karena itu, suplemen yang tinggi BCAA sering digunakan dalam terapi gizi untuk pasien sirosis untuk menormalkan rasio ini dan mengurangi gejala ensefalopati, sekaligus menyediakan bahan bakar otot yang tidak dapat diproses oleh hati yang rusak.
Sarcopenia, hilangnya massa dan kekuatan otot akibat penuaan, merupakan masalah kesehatan global. Respons anabolik terhadap asupan protein (kemampuan otot untuk mensintesis protein) seringkali tumpul pada lansia, suatu kondisi yang disebut "anabolic resistance."
Dosis ambang Leucine yang diperlukan untuk mengaktifkan mTORC1 dan memicu sintesis protein otot lebih tinggi pada lansia dibandingkan pada dewasa muda. Ini menyiratkan bahwa lansia mungkin memerlukan asupan protein yang lebih tinggi per makanan, atau dosis Leucine yang lebih terkonsentrasi, untuk mempertahankan massa otot dan memerangi sarcopenia.
Kandungan asam amino adalah lensa yang melaluinya kita melihat metabolisme, nutrisi, dan biologi molekuler secara keseluruhan. Dari struktur primer yang menentukan lipatan protein hingga perannya sebagai sinyal epigenetik yang kompleks, asam amino adalah molekul serbaguna yang sangat penting.
Memastikan asupan seimbang dari sembilan asam amino esensial melalui protein berkualitas tinggi tetap merupakan pilar utama kesehatan. Sementara itu, pemahaman mendalam tentang metabolisme asam amino spesifik (seperti Glutamine untuk imunitas, Arginine untuk vaskular, dan Leucine untuk anabolisme) terus mendorong pengembangan terapi nutrisi dan obat-obatan yang ditargetkan untuk mengatasi penyakit metabolik, malnutrisi, dan penuaan. Masa depan penelitian akan semakin fokus pada bagaimana asam amino non-proteinogenik dan metabolit yang diturunkan dapat dimanipulasi untuk meningkatkan kesehatan dan mempromosikan umur panjang yang sehat.