Трансаминацију је врста хемијске реакције која делује у "прерасподеле" амино група из аминокиселина, јер обухвата обртни процесе аминацију (адицију амино групе) и деаминацију (уклањање једне амино групе), које су уз каталитичку специфични ензими познати као трансаминазе или аминотрансферазе.
Општа реакција трансаминације укључује размену између аминокиселине и било које α-кето киселине, при чему размена амино групе даје кето киселинску верзију прве аминокиселине супстрата и верзију аминокиселине првог супстрата α-кето киселине.
Графичка шема аминотрансферне реакције између аминокиселине и алфа-кето киселине (Извор: Алцибиадес Виа Викимедиа Цоммонс)
Амино група која се обично размењује је амино алфа, то јест она која учествује у стварању пептидних веза и која дефинише структуру аминокиселина, мада се могу догодити и реакције које укључују друге амино групе присутне на различитим положајима. .
Изузев лизина, треонина, пролина и хидроксипролина, све аминокиселине учествују у реакцијама трансаминације, мада су трансаминазе описане за хистидин, серин, метионин и фенилаланин, али њихови метаболички путеви не укључују ову врсту. реакција.
Реакције трансаминације између аминокиселина и α-кето киселина открили су 1937. Браунстеин и Критзманн, и од тада су биле предмет интензивних студија, јер се јављају у многим ткивима различитих организама и у различите сврхе.
На пример, код људи су трансаминазе широко распрострањене у телесним ткивима и посебно су активне у срчаном мишићном ткиву, јетри, скелетном мишићном ткиву и бубрезима.
Механизам реакције
Реакције трансаминације укључују мање или више исти механизам. Као што је раније речено, ове реакције настају као реверзибилна размена амино групе између аминокиселине и α-кето киселине (деаминиране), стварајући α-кето киселину донорске аминокиселине и аминокиселине рецептора α-кето киселине.
Ове реакције зависе од једињења познатог као пиридоксал фосфат, деривата витамина Б6 који учествује у својству транспортера амино група и који се веже за ензиме трансаминазе формирањем Сцхиффове базе између алдехидне групе овог молекула. и е-амино лизинског остатка на активном месту ензима.
Веза између пиридоксал фосфата и остатка лизина на активном месту није ковалентна, већ се јавља електростатском интеракцијом између позитивног набоја азота на лизину и негативног набоја на фосфатној групи пиридоксала.
Током реакције, аминокиселина која делује као супстрат расељава ε-амино групу лизинског остатка у активном месту које учествује у Сцхиффовој бази са пиридоксалом.
У међувремену, пар електрона из алфа угљеника аминокиселине се уклања и пребацује у пиридински прстен који чини пиридоксал фосфат (позитивно наелектрисан) и затим се „доставља“ α-кето киселини која делује као други супстрат.
На овај начин, пиридоксални фосфат не само да учествује у преносу или транспорту аминокиселина између аминокиселина и α-кето киселина које су супстрати трансаминаза, већ делује и као „потоп“ електрона, олакшавајући дисоцијацију алфа аминокиселина водоник.
Укратко, први супстрат, аминокиселина, преноси своју аминокиселину у пиридоксал фосфат, одакле се потом преноси на други супстрат, α-кето киселину, формирајући у међувремену интермедијарно једињење познато као пиридоксамин фосфат.
Функција трансаминације
Ензими трансаминазе се обично налазе у цитосолу и митохондријима и делују у интеграцији различитих метаболичких путева.
На пример, глутамат дехидрогеназа може претворити глутамат у амонијум, НАДХ (или НАДПХ) и α-кетоглутарат, који може ући у циклус трикарбоксилне киселине и функционисати за производњу енергије.
Овај ензим, који се налази у матриксу митохондрија, представља тачку гране која повезује аминокиселине са енергетским метаболизмом, тако да када ћелији недостаје довољно енергије у облику угљених хидрата или масти да би могла да функционише, може алтернативно да користи неке аминокиселине за исту сврху.
Формирање ензима (глутамата дехидрогеназа) током развоја мозга од суштинског је значаја за контролу детоксикације амонијумом, јер је показано да неки случајеви менталне ретардације имају везе са слабом активношћу ове, што доводи до Накупљање амонијака, што штетно делује на здравље мозга.
У неким ћелијама јетре реакције трансаминације могу се такође користити за синтезу глукозе глуконеогенезом.
Глутамин се претвара у глутамат и амонијум помоћу ензима глутаминазе. Затим се глутамат претвара у α-кетоглутарат, који улази у Кребсов циклус, а затим у глуконеогенезу. Овај последњи корак настаје захваљујући чињеници да се малат, један од производа руте, шатлом транспортује на спољну страну митохондрија.
Овај шатл оставља α-кетоглутарат на милост злонамерног ензима, који га претвара у пируват. Два молекула пирувата могу се затим претворити у један молекул глукозе путем глуконеогенезе.
Примери
Најчешће реакције трансаминације повезане су са аминокиселинама аланином, глутаминском киселином и аспартанском киселином.
Неки аминотрансферазни ензими могу, поред пиридоксал фосфата, користити и пируват као „коензим“, као што је случај са глутамата-пируват трансаминазом, који катализује следећу реакцију:
глутамат + пируват ↔ аланин + α-кетоглутарат
Мишићне ћелије зависе од ове реакције да се произведе аланин из пирувата и да се добије енергија кроз Кребсов циклус кроз α-кетоглутарат. У тим ћелијама употреба аланина као извора енергије зависи од елиминације амино група као амонијум јона у јетри кроз циклус урее.
Реакција транскрипције аланином (Извор: Томас Драб преко Викимедиа Цоммонс)
Друга веома важна реакција трансаминације код различитих врста је она која катализује ензим аспартат аминотрансфераза:
Л-Аспартат + α-Кетоглутарат ↔ Оксалоацетат + Л-глутамат
Последње, али не најмање битно, реакција трансаминације γ-аминобутерне киселине (ГАБА), непротеинске аминокиселине неопходне за централни нервни систем која функционише као инхибиторни неуротрансмитер. Реакција се катализује трансаминазом γ-аминобутерне киселине и мање или више је следећа:
α-Кетоглутарат + 4-аминобутанојска киселина ↔ Глутамат + Суцциниц семиалдехид
Суцциниц семиалдехид се претвара у оксидациону киселину реакцијом оксидације и он може ући у Кребсов циклус за производњу енергије.
Референце
- Бхагаван, НВ, Ха, ЦЕ (2002). Метаболизам протеина и аминокиселина. Медицинска биохемија (четврто издање), Ацадемиц Пресс: Сан Диего, ЦА, САД, 331.
- Цаммарата, ПС, Цохен, ПП (1950). Обим реакције трансаминације у животињским ткивима. Часопис за биолошку хемију, 187, 439-452.
- Ха, ЦЕ, & Бхагаван, НВ (2011). Основе медицинске биохемије: са клиничким случајевима. Академска штампа.
- Литвацк, Г. (2017). Људска биохемија. Академска штампа.
- Ровселл, ЕВ (1956). Трансаминације пируватом и другим α-кето киселинама. Биоцхемицал Јоурнал, 64 (2), стр.
- Снелл, ЕЕ и Јенкинс, ВТ (1959). Механизам реакције трансаминације. Часопис за ћелијску и компаративну физиологију, 54 (С1), 161-177.