Transamininimo yra cheminės reakcijos tipas, kad veikia "perskirstymo" ir "amino grupių iš amino rūgščių, nes ji apima grįžtamąjį procesus amininimą, (pridedant amino grupės) ir dezamininimui (pašalinimas amino grupės), kuris katalizuoja specifiniai fermentai, žinomi kaip transaminazės ar aminotransferazės.
Bendra transaminacijos reakcija apima apsikeitimą tarp aminorūgšties ir bet kurios α-keto rūgšties, kai pasikeitus amino grupei gaunamas pirmojo substrato aminorūgšties ketoacidinis variantas ir pirmojo substrato α-keto rūgšties aminorūgšties variantas.
Aminotransferos reakcijos tarp aminorūgšties ir alfa-keto rūgšties grafinė schema (šaltinis: Alcibiades via Wikimedia Commons)
Amino grupė, kuria paprastai keičiamasi, yra „alfa“ amino grupė, tai yra ta, kuri dalyvauja formuojant peptidinius ryšius ir apibrėžianti aminorūgščių struktūrą, nors taip pat gali vykti reakcijos, susijusios su kitomis amino grupėmis, esančiomis skirtingose padėtyse. .
Visos aminorūgštys, išskyrus liziną, treoniną, proliną ir hidroksiproliną, dalyvauja transaminacijos reakcijose, nors transaminazės buvo aprašytos histidinui, serinui, metioninui ir fenilalaninui, tačiau jų metabolizmo keliai šio tipo nėra. reakcijų.
Braunšteinas ir Kritzmannas 1937 m. Atrado aminorūgščių ir α-keto rūgščių transaminacijos reakcijas. Nuo tada jos buvo intensyviai tiriamos, nes jos vyksta daugelyje skirtingų organizmų audinių ir įvairiems tikslams.
Pavyzdžiui, žmonėms transaminazės plačiai pasklinda kūno audiniuose ir yra ypač aktyvios širdies raumens audinyje, kepenyse, skeleto raumenų audiniuose ir inkstuose.
Reakcijos mechanizmas
Transaminacijos reakcijos apima daugiau ar mažiau tą patį mechanizmą. Kaip jau buvo aptarta anksčiau, šios reakcijos įvyksta kaip grįžtamasis aminorūgšties keitimasis tarp aminorūgšties ir α-keto rūgšties (deaminuotos), gaminant donoro aminorūgšties-keto rūgštį ir α-keto rūgšties receptoriaus aminorūgštį.
Šios reakcijos priklauso nuo junginio, vadinamo piridoksalfosfatu, vitamino B6 dariniu, kuris dalyvauja kaip amino grupių pernešėjas ir jungiasi prie transaminazių fermentų, formuodamas Schifo bazę tarp šios molekulės aldehido grupės. ir lizino liekanos ε-amino rūgšties aktyviojoje fermento vietoje.
Ryšys tarp piridoksalio fosfato ir lizino liekanų aktyviojoje vietoje nėra kovalentinis, bet įvyksta per elektrostatinę sąveiką tarp teigiamo azoto krūvio lizine ir neigiamo krūvio fosfato grupės piridoksalyje.
Reakcijos metu aminorūgštis, veikianti kaip substratas, išstumia lizino liekanos ε-amino grupę aktyviojoje vietoje, kuri dalyvauja Schiffo bazėje kartu su piridoksalu.
Tuo tarpu elektronų pora iš aminorūgšties alfa anglies yra pašalinama ir perkeliama į piridino žiedą, kuris sudaro piridoksalio fosfatą (teigiamai įkrautą), o po to „pristatoma“ į alfa-keto rūgštį, kuri veikia kaip antrasis substratas.
Tokiu būdu piridoksalio fosfatas ne tik dalyvauja aminorūgščių perkėlime ar transportavime tarp aminorūgščių ir α-keto rūgščių, kurios yra transaminazių substratai, bet ir veikia kaip elektronų „kriauklė“, palengvindamas alfa aminorūgštis vandenilis.
Apibendrinant galima pasakyti, kad pirmasis substratas, amino rūgštis, perkelia savo amino grupę į piridoksalio fosfatą, iš kur vėliau jis perkeliamas į antrąjį substratą, α-keto rūgštį, tuo tarpu formuodamas tarpinį junginį, žinomą kaip piridoksamino fosfatas.
Transaminacijos funkcija
Transaminazių fermentai paprastai randami citozolyje ir mitochondrijose ir veikia integruodami įvairius metabolizmo kelius.
Pavyzdžiui, atliekant atvirkštinę reakciją, glutamato dehidrogenazė gali paversti glutamatą amonio, NADH (arba NADPH) ir α-ketoglutaratais, kurie gali patekti į trikarboksirūgšties ciklą ir veikti gaminant energiją.
Šis fermentas, esantis mitochondrijų matricoje, reiškia atšakos tašką, kuris susieja aminorūgštis su energijos apykaita, taigi, kai ląstelei trūksta pakankamai energijos angliavandenių ar riebalų pavidalu, kad ji galėtų veikti, ji galėtų alternatyviai naudoti amino rūgštys tam pačiam tikslui.
Fermento (gliutamato dehidrogenazės) susidarymas vykstant smegenų vystymuisi yra būtinas norint kontroliuoti amonio detoksikaciją, nes buvo įrodyta, kad kai kurie protinio atsilikimo atvejai yra susiję su mažu šio aktyvumu, o tai lemia amonio kaupimasis, kuris kenkia smegenų sveikatai.
Kai kuriose kepenų ląstelėse transaminacijos reakcijos taip pat gali būti naudojamos gliukozės sintezei gliukoneogenezės būdu.
Fermentas glutaminazė glutaminą paverčia glutamatu ir amoniu. Toliau gliutamatas virsta α-ketoglutaratu, kuris patenka į Krebso ciklą ir vėliau į gliukoneogenezę. Šis paskutinis žingsnis atsiranda dėl to, kad malatas, vienas iš šio maršruto produktų, šaudmeniu yra gabenamas į mitochondrijų išorę.
Šis šaudyklė palieka α-ketoglutaratą, veikiant obuolių fermentui, kuris jį paverčia piruvatu. Tada dvi piruvato molekulės gali būti paverstos viena gliukozės molekule per gliukoneogenezę.
Pavyzdžiai
Dažniausios transaminavimo reakcijos yra susijusios su aminorūgštimis alaninu, glutamo rūgštimi ir asparto rūgštimi.
Kai kurie aminotransferazių fermentai, be piridoksalio fosfato, kaip koenzimą gali naudoti piruvatą, kaip yra glutamato-piruvato transaminazės atveju, kuri katalizuoja šią reakciją:
glutamatas + piruvatas ↔ alaninas + α-ketoglutaratas
Raumenų ląstelės priklauso nuo šios reakcijos, kad iš piruvato gamintų alaniną ir gautų energijos per Krebso ciklą per α-ketoglutaratą. Šiose ląstelėse alanino, kaip energijos šaltinio, panaudojimas priklauso nuo amino grupių, tokių kaip amonio jonai, pašalinimo kepenyse per karbamido ciklą.
Alanino transaminacijos reakcija (Šaltinis: Tomas Drab per Wikimedia Commons)
Kita labai svarbi skirtingų rūšių transaminavimo reakcija yra katalizuojama fermento aspartato aminotransferazės:
L-aspartatas + α-ketoglutaratas ↔ oksaloacetatas + L-glutamatas
Paskutinis, bet ne mažiau svarbus dalykas yra γ-aminosviesto rūgšties (GABA), ne baltyminės aminorūgšties, būtinos centrinei nervų sistemai ir veikiančios kaip slopinantis neuromediatorius, transaminavimo reakcija. Reakciją katalizuoja γ-aminosviesto rūgšties transaminazė ir yra daugiau ar mažiau tokia:
α-ketoglutaratas + 4-aminobutanoinė rūgštis ↔ glutamatas + sukcininis semialdehidas
Sukcininis semialdehidas per oksidacijos reakciją virsta gintaro rūgštimi, o pastarasis gali patekti į Krebso ciklą energijai gaminti.
Nuorodos
- Bhagavan, NV ir Ha, CE (2002). Baltymų ir amino rūgščių metabolizmas. Medicininė biochemija (4-asis leidimas), Akademinė spauda: San Diegas, CA, JAV, 331.
- Cammarata, PS, & Cohen, PP (1950). Transaminacijos reakcijos apimtis gyvūnų audiniuose. Journal of Biological Chemistry, 187, 439-452.
- Ha, CE ir Bhagavan, NV (2011). Medicininės biochemijos pagrindai: klinikiniais atvejais. Akademinė spauda.
- Litwack, G. (2017). Žmogaus biochemija. Akademinė spauda.
- Rowsell, EV (1956). Transaminacijos su piruvatu ir kitomis α-keto rūgštimis. Biocheminis žurnalas, 64 (2), 246.
- „Snell“, EE ir Jenkins, WT (1959). Transaminacijos reakcijos mechanizmas. Žurnalas apie ląstelių ir lyginamąją fiziologiją, 54 (S1), 161–177.