Transamination ir no ķīmiskā reakcijā veids, kas darbojas "pārdales" no aminogrupâm no aminoskābēm, jo tā ir saistīta ar reversīvu procesus aminèøanu (pievienojot aminogrupu) un deaminācijas (izņemšanas no aminogrupu), kas katalizē specifiski fermenti, kas pazīstami kā transamināzes vai aminotransferāzes.
Vispārējā transaminēšanas reakcija ietver apmaiņu starp aminoskābi un jebkuru α-keto skābi, kur aminogrupas apmaiņa rada pirmās aminoskābes substrāta ketoacid versiju un pirmā substrāta α-keto skābes aminoskābes versiju.
Aminoskābes un alfa-keto skābes aminotransferu reakcijas grafiskā shēma (Avots: Alcibiades Via Wikimedia Commons)
Aminogrupa, kas parasti tiek apmainīta, ir "alfa" aminogrupa, tas ir, tā, kas piedalās peptīdu saišu veidošanā un nosaka aminoskābju struktūru, lai gan var notikt arī reakcijas, kurās iesaistītas citas aminogrupas, kas atrodas dažādās pozīcijās. .
Visas aminoskābes, izņemot lizīnu, treonīnu, prolīnu un hidroksiprolīnu, piedalās transaminēšanas reakcijās, kaut arī transamināzes ir aprakstītas histidīnam, serīnam, metionīnam un fenilalanīnam, taču to metabolisma ceļi šo veidu neietver. reakciju.
Braamšteins un Kritzmans 1937. gadā atklāja aminoskābju un α-keto skābju transaminācijas reakcijas, un kopš tā laika tās ir intensīvi pētītas, jo tās notiek daudzos dažādu organismu audos un dažādiem mērķiem.
Piemēram, cilvēkiem transamināzes plaši izplatās ķermeņa audos un ir īpaši aktīvas sirds muskuļa audos, aknās, skeleta muskuļu audos un nierēs.
Reakcijas mehānisms
Transaminācijas reakcijās ir iesaistīts vairāk vai mazāk tas pats mehānisms. Kā jau iepriekš tika runāts, šīs reakcijas notiek kā atgriezeniska aminogrupas apmaiņa starp aminoskābi un α-keto skābi (deaminēta), veidojot donora aminoskābes-keto skābi un α-keto skābes receptoru aminoskābi.
Šīs reakcijas ir atkarīgas no savienojuma, kas pazīstams kā piridoksāla fosfāts, B6 vitamīna atvasinājums, kas piedalās kā aminogrupu transportētājs un kas saistās ar transamināžu fermentiem, veidojot Šifa bāzi starp šīs molekulas aldehīdu grupu. un lizīna atlikuma ε-amino enzīma aktīvajā vietā.
Saikne starp piridoksāla fosfātu un lizīna atlikumu aktīvajā vietā nav kovalenta, bet notiek caur elektrostatisko mijiedarbību starp slāpekļa pozitīvo lādiņu uz lizīnu un negatīvo lādiņu uz piridoksāla fosfātu grupas.
Reakcijas laikā aminoskābe, kas funkcionē kā substrāts, izspiež lizīna atlikuma ε-aminogrupu aktīvajā vietā, kas piedalās Šifa bāzē ar piridoksālu.
Tikmēr no aminoskābes alfa oglekļa elektronu pāri tiek noņemti un pārvietoti uz piridīna gredzenu, kas veido piridoksāla fosfātu (pozitīvi lādētu), un pēc tam "tiek piegādāts" α-keto skābei, kas darbojas kā otrais substrāts.
Tādā veidā piridoksāla fosfāts ne tikai piedalās aminogrupu pārvietošanā vai transportēšanā starp aminoskābēm un α-keto skābēm, kas ir transamināžu substrāti, bet arī darbojas kā elektronu “izlietne”, atvieglojot aminoskābju disociāciju. alfa aminoskābes ūdeņradis.
Rezumējot, pirmais substrāts, aminoskābe, pārnes savu aminogrupu uz piridoksāla fosfātu, no kurienes tas pēc tam tiek pārnests uz otro substrātu - α-keto skābi, pa to laiku veidojot starpposma savienojumu, kas pazīstams kā piridoksamīna fosfāts.
Transaminācijas funkcija
Transamināžu enzīmi parasti atrodas citosolā un mitohondrijos un darbojas dažādu metabolisma ceļu integrācijā.
Piemēram, glutamāta dehidrogenāze apgrieztā reakcijā var pārveidot glutamātu par amoniju, NADH (vai NADPH) un α-ketoglutarātu, kas var iekļūt trikarbonskābes ciklā un darboties enerģijas ražošanā.
Šis enzīms, kas atrodas mitohondriju matricā, apzīmē atzarojuma punktu, kas aminoskābes saista ar enerģijas metabolismu, tā ka tad, kad šūnai trūkst enerģijas ogļhidrātu vai tauku formā, lai tā darbotos, tā alternatīvi var izmantot dažus aminoskābes tam pašam mērķim.
Enzīma (glutamāta dehidrogenāzes) veidošanās smadzeņu attīstības laikā ir būtiska amonija detoksikācijas kontrolei, jo ir pierādīts, ka daži garīgās atpalicības gadījumi ir saistīti ar zemu šīs aktivitātes līmeni, kas noved pie amonija uzkrāšanās, kas kaitē smadzeņu veselībai.
Dažās aknu šūnās transaminācijas reakcijas var izmantot arī glikozes sintēzei, veicot glikoneoģenēzi.
Enzīma glutamināze glutamīnu pārvērš glutamātā un amonijā. Pēc tam glutamātu pārvērš α-ketoglutarātā, kas nonāk Krebsa ciklā un pēc tam glikoneoģenēzē. Šis pēdējais solis notiek, pateicoties tam, ka malāts, kas ir viens no maršruta produktiem, ar transportēšanas līdzekli tiek nogādāts mitohondriju ārpusē.
Šī atspole α-ketoglutrātu atstāj ābolskābes enzīma apdomā, kas to pārveido par piruvātu. Divas piruvāta molekulas pēc tam ar glikoneoģenēzes palīdzību var pārveidot par vienu glikozes molekulu.
Piemēri
Visizplatītākās transaminēšanas reakcijas ir saistītas ar aminoskābēm alanīnu, glutamīnskābi un asparagīnskābi.
Daži aminotransferāzes enzīmi papildus piridoksāla fosfātam var izmantot piruvatu kā “koenzīmu”, kā tas ir glutamāta-piruvata transamināzes gadījumā, kas katalizē šādu reakciju:
glutamāts + piruvāts ↔ alanīns + α-ketoglutarāts
Muskuļu šūnas ir atkarīgas no šīs reakcijas, lai no piruvāta ražotu alanīnu un iegūtu enerģiju Krebsa cikla laikā caur α-ketoglutarātu. Šajās šūnās alanīna kā enerģijas avota izmantošana ir atkarīga no aminogrupu, piemēram, amonija jonu, izvadīšanas aknās caur urīnvielas ciklu.
Alanīna transaminācijas reakcija (Avots: Tomas Drab, izmantojot Wikimedia Commons)
Vēl viena ļoti svarīga transaminācijas reakcija dažādām sugām ir tā, ko katalizē enzīma aspartāta aminotransferāze:
L-aspartāts + α-ketoglutarāts ↔ oksaloacetāts + L-glutamāts
Visbeidzot, ne mazāk svarīgi, γ-aminosviestskābes (GABA) transaminēšanas reakcija - aminoskābe bez olbaltumvielām, kas nepieciešama centrālajai nervu sistēmai un darbojas kā inhibējošs neirotransmiters. Reakciju katalizē γ-aminosviestskābes transamināze, un tā vairāk vai mazāk ir šāda:
α-ketoglutarāts + 4-aminobutānskābe ↔ glutamāts + sukcinīns semialdehīds
Sukcīnskābes semialdehīds tiek pārveidots par sukinskābi, izmantojot oksidācijas reakciju, un tā var iekļūt Krebsa ciklā enerģijas iegūšanai.
Atsauces
- Bhagavan, NV, & Ha, CE (2002). Olbaltumvielu un aminoskābju metabolisms. Medicīniskā bioķīmija (4. izdevums), Academic Press: San Diego, CA, ASV, 331.
- Kammarata, PS, & Cohen, PP (1950). Transaminēšanas reakcijas joma dzīvnieku audos. Journal of Biological Chemistry, 187, 439-452.
- Ha, CE un Bhagavan, NV (2011). Medicīniskās bioķīmijas pamati: ar klīniskiem gadījumiem. Akadēmiskā prese.
- Litwack, G. (2017). Cilvēka bioķīmija. Akadēmiskā prese.
- Rowels, EV (1956). Transaminācijas ar piruvātu un citām α-keto skābēm. Bioķīmiskais žurnāls, 64 (2), 246.
- Snell, EE, & Jenkins, WT (1959). Transaminācijas reakcijas mehānisms. Žurnāls par šūnu un salīdzinošo fizioloģiju, 54 (S1), 161–177.