Den transaminering er en type af kemisk reaktion, der opererer i "omfordeling" af aminogrupperne fra aminosyrer, fordi det involverer reversibel processer aminering (tilsætning af en aminogruppe) og deaminering (fjernelse af en aminogruppe), som er katalyseret af specifikke enzymer kendt som transaminaser eller aminotransferaser.
Den generelle transamineringsreaktion involverer udvekslingen mellem en aminosyre og en hvilken som helst a-keto-syre, hvor udvekslingen af en aminogruppe giver ketoacid-versionen af det første substrat-aminosyre og aminosyre-versionen af det første substrat a-keto-syre.
Grafisk skema af en aminotransferreaktion mellem en aminosyre og en alfa-ketosyre (Kilde: Alcibiades Via Wikimedia Commons)
Den aminogruppe, der sædvanligvis udveksles, er "alfa" -aminoen, det vil sige den, der deltager i dannelsen af peptidbindinger, og som definerer strukturen af aminosyrer, skønt reaktioner, der involverer andre aminogrupper, der findes i forskellige positioner, også kan forekomme..
Med undtagelse af lysin, threonin, prolin og hydroxyprolin deltager alle aminosyrer i transamineringsreaktioner, skønt transaminaser er blevet beskrevet for histidin, serin, methionin og phenylalanin, men deres metaboliske veje involverer ikke denne type. af reaktioner.
Transaminationsreaktioner mellem aminosyrer og α-ketosyrer blev opdaget i 1937 af Braunstein og Kritzmann, og siden da har de været genstand for intensive undersøgelser, da de forekommer i mange væv fra forskellige organismer og til forskellige formål.
Hos mennesker er for eksempel transaminaser vidt distribueret i kropsvæv og er især aktive i hjertemuskelvæv, lever, skeletmuskelvæv og nyrer.
Reaktionsmekanisme
Transamineringsreaktioner involverer mere eller mindre den samme mekanisme. Som diskuteret tidligere forekommer disse reaktioner som en reversibel udveksling af en aminogruppe mellem en aminosyre og en a-ketosyre (deamineret), hvilket producerer a-ketosyren i donoraminosyren og aminosyren i a-ketosyreceptoren.
Disse reaktioner afhænger af en forbindelse kendt som pyridoxal phosphat, et derivat af vitamin B6, der deltager som en transportør af aminogrupper, og som binder til transaminaseenzymer gennem dannelsen af en Schiff-base mellem aldehydgruppen i dette molekyle. og e-amino af en lysinrest i det aktive sted af enzymet.
Bindingen mellem pyridoxal phosphat og lysinresten på det aktive sted er ikke kovalent, men forekommer gennem den elektrostatiske interaktion mellem den positive ladning af nitrogen på lysin og den negative ladning på phosphatgruppen af pyridoxal.
I løbet af reaktionen fortrænger aminosyren, der fungerer som et substrat, ε-aminogruppen af lysinresten i det aktive sted, der deltager i Schiff's base med pyridoxal.
I mellemtiden fjernes et par elektroner fra alfa-carbonet i aminosyren og overføres til pyridinringen, der udgør pyridoxal phosphat (positivt ladet) og derefter "leveres" til a-keto-syren, der fungerer som et andet substrat.
På denne måde deltager pyridoxal phosphat ikke kun i overførslen eller transporten af aminogrupper mellem aminosyrer og α-ketoacider, der er substrater af transaminaser, men fungerer også som et "synke" af elektroner, hvilket letter dissocieringen af alfa-aminosyrehydrogen.
I resumé overfører det første substrat, en aminosyre, dens aminogruppe til pyridoxal phosphat, hvorfra det derefter overføres til det andet substrat, en a-ketosyre, der danner i mellemtiden en mellemforbindelse kendt som pyridoxaminphosphat.
Transamineringens funktion
Transaminaseenzymer findes generelt i cytosol og mitokondrier og fungerer i integrationen af forskellige metabolske veje.
Glutamatdehydrogenase i sin omvendte reaktion kan for eksempel omdanne glutamat til ammonium, NADH (eller NADPH) og α-ketoglutarat, der kan gå ind i tricarboxylsyrecyklussen og fungere i energiproduktion.
Dette enzym, der er i den mitokondriske matrix, repræsenterer et grenpunkt, der forbinder aminosyrer med energimetabolisme, så når en celle mangler nok energi i form af kulhydrater eller fedt til at fungere, kan det alternativt bruge nogle aminosyrer til samme formål.
Dannelsen af enzymet (glutamatdehydrogenase) under hjerneudvikling er vigtig for kontrol af ammoniumafgiftning, da det har vist sig, at nogle tilfælde af mental retardering har at gøre med en lav aktivitet af dette, hvilket fører til ammoniumopbygning, hvilket er skadeligt for hjernes sundhed.
I nogle leverceller kan transamineringsreaktioner også bruges til syntese af glukose ved glukoneogenese.
Glutamin omdannes til glutamat og ammonium af enzymet glutaminase. Derefter omdannes glutamat til α-ketoglutarat, som går ind i Krebs-cyklus og derefter glukoneogenese. Dette sidste trin opstår takket være det faktum, at malat, et af ruterne, transporteres til ydersiden af mitokondrierne ved hjælp af en shuttle.
Denne shuttle efterlader α-ketoglutarat ved nåden af enzymet, som omdanner det til pyruvat. To pyruvatmolekyler kan derefter omdannes til et glukosemolekyle gennem gluconeogenese.
eksempler
De mest almindelige transamineringsreaktioner er relateret til aminosyrerne alanin, glutaminsyre og asparaginsyre.
Nogle aminotransferaseenzymer kan foruden pyridoxal phosphat også bruge pyruvat som et "coenzyme", ligesom tilfældet er med glutamat-pyruvat-transaminase, der katalyserer følgende reaktion:
glutamat + pyruvat ↔ alanin + α-ketoglutarat
Muskelceller er afhængige af denne reaktion for at producere alanin fra pyruvat og for at opnå energi gennem Krebs-cyklussen gennem a-ketoglutarat. I disse celler afhænger brugen af alanin som energikilde af eliminering af aminogrupper som ammoniumioner i leveren gennem urinstofcyklussen.
Alanintransamineringsreaktion (Kilde: Tomas Drab via Wikimedia Commons)
En anden meget vigtig transamineringsreaktion i forskellige arter er den, der katalyseres af enzymet aspartataminotransferase:
L-aspartat + α-Ketoglutarat ↔ Oxaloacetat + L-glutamat
Sidst men ikke mindst transamineringsreaktionen af γ-aminobutyric acid (GABA), en ikke-protein aminosyre, der er essentiel for centralnervesystemet, der fungerer som en hæmmende neurotransmitter. Reaktionen katalyseres af en y-aminobutyric transaminase og er mere eller mindre som følger:
α-Ketoglutarat + 4-aminobutansyre ↔ Glutamat + succinisk semialdehyd
Succinic semialdehyd omdannes til ravsyre gennem en oxidationsreaktion, og sidstnævnte kan komme ind i Krebs-cyklussen til energiproduktion.
Referencer
- Bhagavan, NV, & Ha, CE (2002). Protein- og aminosyremetabolisme. Medicinsk biokemi (4. udg.), Akademisk presse: San Diego, CA, USA, 331.
- Cammarata, PS, & Cohen, PP (1950). Omfanget af transamineringsreaktionen i dyrevæv. Journal of Biologisk Kemi, 187, 439-452.
- Ha, CE, & Bhagavan, NV (2011). Essenser i medicinsk biokemi: med kliniske tilfælde. Academic Press.
- Litwack, G. (2017). Human biokemi. Academic Press.
- Rowsell, EV (1956). Transaminationer med pyruvat og andre α-ketosyrer. Biochemical Journal, 64 (2), 246.
- Snell, EE, & Jenkins, WT (1959). Mekanismen for transamineringsreaktionen. Tidsskrift for cellulær og komparativ fysiologi, 54 (S1), 161-177.