Den transamineringen er en type kjemisk reaksjon som driver i "omfordeling" av aminogruppene fra aminosyrer, fordi det innebærer reversibel prosesser aminering (tilsetning av en aminogruppe) og deaminering (fjerning av en aminogruppe), som katalyseres av spesifikke enzymer kjent som transaminaser eller aminotransferaser.
Den generelle transamineringsreaksjonen involverer utvekslingen mellom en aminosyre og en hvilken som helst a-ketosyre, hvor utvekslingen av en aminogruppe gir ketosyreversjonen av det første substrataminosyren og aminosyreversjonen av det første substratet a-ketosyre.
Grafisk skjema for en aminotransferreaksjon mellom en aminosyre og en alfa-ketosyre (Kilde: Alcibiades Via Wikimedia Commons)
Aminogruppen som vanligvis blir utvekslet er "alfa" -aminoen, det vil si den som deltar i dannelsen av peptidbindinger og som definerer strukturen til aminosyrer, selv om reaksjoner som involverer andre aminogrupper som er til stede i forskjellige posisjoner også kan forekomme. .
Med unntak av lysin, treonin, prolin og hydroksyprolin deltar alle aminosyrer i transamineringsreaksjoner, selv om transaminaser er blitt beskrevet for histidin, serin, metionin og fenylalanin, men deres metabolske veier involverer ikke denne typen. av reaksjoner.
Transaminasjonsreaksjoner mellom aminosyrer og α-ketosyrer ble oppdaget i 1937 av Braunstein og Kritzmann, og siden har de vært gjenstand for intensive studier, da de forekommer i mange vev av forskjellige organismer og for forskjellige formål.
Hos mennesker er for eksempel transaminaser vidt distribuert i kroppsvev og er spesielt aktive i hjertemuskulatur, leveren, skjelettmuskelvevet og nyrene.
Reaksjonsmekanisme
Transaminasjonsreaksjoner involverer mer eller mindre den samme mekanismen. Som diskutert tidligere, forekommer disse reaksjonene som en reversibel utveksling av en aminogruppe mellom en aminosyre og en a-keto-syre (deaminert), og produserer a-ketosyren til donorens aminosyre og aminosyren til a-keto-syre-reseptoren.
Disse reaksjonene er avhengige av en forbindelse kjent som pyridoxal fosfat, et derivat av vitamin B6 som deltar som en transportør av aminogrupper og som binder seg til transaminaseenzymer gjennom dannelsen av en Schiff-base mellom aldehydgruppen til dette molekylet. og e-amino av en lysinrest i det aktive setet til enzymet.
Bindingen mellom pyridoksalt fosfat og lysinresten på det aktive setet er ikke kovalent, men oppstår gjennom den elektrostatiske interaksjonen mellom den positive ladningen av nitrogen på lysin og den negative ladningen på fosfatgruppen til pyridoxal.
I løpet av reaksjonen fortrenger aminosyren som fungerer som et substrat ε-aminogruppen til lysinresten i det aktive setet som deltar i Schiff-basen med pyridoxal.
I mellomtiden blir et par elektroner fra alfakarbonet i aminosyren fjernet og overført til pyridinringen som utgjør pyridoksalfosfat (positivt ladet) og deretter "levert" til a-ketosyren som fungerer som et andre underlag.
På denne måten deltar pyridoksalt fosfat ikke bare i overføringen eller transporten av aminogrupper mellom aminosyrer og α-ketosyrer som er substrater av transaminaser, men fungerer også som en "vask" av elektroner, noe som letter dissosiasjonen av alfa-aminosyre-hydrogen.
Oppsummert overfører det første substratet, en aminosyre, sin aminogruppe til pyridoksalt fosfat, hvorfra det deretter overføres til det andre substratet, en a-ketosyre, og danner i mellomtiden en mellomliggende forbindelse kjent som pyridoxamin-fosfat.
Transaminasjonsfunksjon
Transaminaseenzymer finnes generelt i cytosol og mitokondrier og fungerer i integrasjonen av forskjellige metabolske veier.
Glutamatdehydrogenase i sin omvendte reaksjon kan for eksempel konvertere glutamat til ammonium, NADH (eller NADPH) og α-ketoglutarat, som kan gå inn i trikarboksylsyresyklusen og fungere for energiproduksjon.
Dette enzymet, som er i mitokondriell matrise, representerer et grenpunkt som forbinder aminosyrer med energimetabolisme, slik at når en celle mangler nok energi i form av karbohydrater eller fett til å fungere, kan den alternativt bruke noe aminosyrer til samme formål.
Dannelsen av enzymet (glutamatdehydrogenase) under hjerneutvikling er viktig for å kontrollere ammoniumavgiftning, siden det har vist seg at noen tilfeller av mental retardasjon har å gjøre med en lav aktivitet av dette, noe som fører til ammoniumoppbygging, noe som er skadelig for hjernehelsen.
I noen leverceller kan transamineringsreaksjoner også brukes til syntese av glukose ved glukoneogenese.
Glutamin omdannes til glutamat og ammonium av enzymet glutaminase. Deretter konverteres glutamat til α-ketoglutarat, som går inn i Krebs-syklusen og deretter glukoneogenese. Dette siste trinnet skjer takket være det faktum at malat, et av produktene fra ruten, blir transportert til utsiden av mitokondriene ved hjelp av en skyttelbuss.
Denne skyttelen etterlater α-ketoglutarat ved barmhjertighet fra eplesyzymet, som konverterer det til pyruvat. To pyruvatmolekyler kan deretter omdannes til ett glukosemolekyl gjennom glukoneogenese.
eksempler
De vanligste transamineringsreaksjonene er relatert til aminosyrene alanin, glutaminsyre og asparaginsyre.
Noen aminotransferaseenzymer kan, i tillegg til pyridoksalt fosfat, bruke pyruvat som et "koenzym", som tilfellet er med glutamat-pyruvat-transaminase, som katalyserer følgende reaksjon:
glutamat + pyruvat ↔ alanin + α-ketoglutarat
Muskelceller er avhengige av denne reaksjonen for å produsere alanin fra pyruvat og for å få energi gjennom Krebs-syklusen gjennom α-ketoglutarat. I disse cellene er bruk av alanin som energikilde avhengig av eliminering av aminogrupper som ammoniumioner i leveren, gjennom ureasyklusen.
Alanintransamineringsreaksjon (Kilde: Tomas Drab via Wikimedia Commons)
En annen veldig viktig transamineringsreaksjon hos forskjellige arter er den som katalyseres av enzymet aspartataminotransferase:
L-Aspartate + α-Ketoglutarate ↔ Oxaloacetate + L-Glutamate
Sist, men ikke minst, transaminasjonsreaksjonen av γ-aminobutyric acid (GABA), en ikke-protein aminosyre som er essensiell for sentralnervesystemet som fungerer som en hemmende nevrotransmitter. Reaksjonen katalyseres av en y-aminosmørsyre-transaminase og er mer eller mindre som følger:
α-Ketoglutarat + 4-aminobutansyre ↔ Glutamat + sukkinisk semialdehyd
Succinic semialdehyd omdannes til ravsyre ved en oksidasjonsreaksjon, og sistnevnte kan komme inn i Krebs-syklusen for energiproduksjon.
referanser
- Bhagavan, NV, & Ha, CE (2002). Metabolisme av proteiner og aminosyrer. Medical Biochemistry (4. utg.), Academic Press: San Diego, CA, USA, 331.
- Cammarata, PS, & Cohen, PP (1950). Omfanget av transamineringsreaksjonen i dyrevev. Journal of Biologisk kjemi, 187, 439-452.
- Ha, CE, & Bhagavan, NV (2011). Essenser i medisinsk biokjemi: med kliniske tilfeller. Academic Press.
- Litwack, G. (2017). Human biokjemi. Academic Press.
- Rowsell, EV (1956). Transaminasjoner med pyruvat og andre α-ketosyrer. Biochemical Journal, 64 (2), 246.
- Snell, EE, & Jenkins, WT (1959). Mekanismen for transamineringsreaksjonen. Journal of cellular and comparative physiology, 54 (S1), 161-177.