Den transamine är en typ av kemisk reaktion som verkar i "omfördelning" av aminogrupperna från aminosyror, eftersom det innebär reversibla processer aminering (addition av en aminogrupp) och deaminering (avlägsnande av en aminogrupp), som katalyseras av specifika enzymer kända som transaminaser eller aminotransferaser.
Den allmänna transamineringsreaktionen involverar utbytet mellan en aminosyra och vilken som helst a-ketosyra, där utbytet av en aminogrupp ger ketosyraversionen av det första substratets aminosyra och aminosyraversionen av det första substratet a-ketosyra.
Grafiskt schema över en aminotransferreaktion mellan en aminosyra och en alfa-ketosyra (Källa: Alcibiades Via Wikimedia Commons)
Aminogruppen som vanligtvis byts ut är "alfa" -aminoen, det vill säga den som deltar i bildningen av peptidbindningar och som definierar strukturen för aminosyror, även om reaktioner involverande andra aminogrupper som finns i olika positioner också kan inträffa. .
Med undantag av lysin, treonin, prolin och hydroxiprolin deltar alla aminosyror i transamineringsreaktioner, även om transaminaser har beskrivits för histidin, serin, metionin och fenylalanin, men deras metaboliska vägar involverar inte denna typ av reaktioner.
Transaminationsreaktioner mellan aminosyror och a-ketosyror upptäcktes 1937 av Braunstein och Kritzmann, och sedan dess har de varit föremål för intensiva studier, eftersom de förekommer i många vävnader i olika organismer och för olika ändamål.
Hos människor är till exempel transaminaser spridda i kroppsvävnader och är särskilt aktiva i hjärtmuskelvävnad, levern, skelettmuskelvävnaden och njurarna.
Reaktionsmekanism
Transamineringsreaktioner involverar mer eller mindre samma mekanism. Såsom diskuterats tidigare inträffar dessa reaktioner som ett reversibelt utbyte av en aminogrupp mellan en aminosyra och en a-ketosyra (deaminerad), vilket alstrar a-ketosyran i givarens aminosyra och aminosyran i a-ketosyrareceptorn.
Dessa reaktioner beror på en förening känd som pyridoxal fosfat, ett derivat av vitamin B6 som deltar som en transportör av aminogrupper och som binder till transaminasenzymer genom bildandet av en Schiff-bas mellan aldehydgruppen i denna molekyl. och e-amino av en lysinrest i det aktiva stället för enzymet.
Bindningen mellan pyridoxal fosfat och lysinresten på det aktiva stället är inte kovalent utan sker genom den elektrostatiska interaktionen mellan den positiva laddningen av kväve på lysin och den negativa laddningen på fosfatgruppen i pyridoxal.
Under reaktionen förflyttar aminosyran som fungerar som ett substrat ε-aminogruppen i lysinresten på det aktiva stället som deltar i Schiff-basen med pyridoxal.
Under tiden avlägsnas ett par elektroner från alfa-kolet i aminosyran och överförs till pyridinringen som utgör pyridoxalfosfat (positivt laddad) och "levereras sedan" till a-ketosyran som fungerar som ett andra substrat.
På detta sätt deltar pyridoxal fosfat inte bara i överföringen eller transporten av aminogrupper mellan aminosyror och α-ketosyror som är substrat för transaminaser, utan fungerar också som ett "sink" av elektroner, vilket underlättar dissociationen av alfa-aminosyraväte.
Sammanfattningsvis överför det första substratet, en aminosyra, sin aminogrupp till pyridoxal fosfat, varifrån det därefter överförs till det andra substratet, en a-ketosyra, som under tiden bildar en mellanliggande förening känd som pyridoxaminfosfat.
Transamineringens funktion
Transaminasenzymer finns vanligtvis i cytosol och mitokondrier och fungerar i integrationen av olika metaboliska vägar.
Glutamatdehydrogenas i sin omvända reaktion, till exempel, kan omvandla glutamat till ammonium, NADH (eller NADPH) och α-ketoglutarat, som kan gå in i trikarboxylsyracykeln och fungera i energiproduktion.
Detta enzym, som finns i mitokondriell matris, representerar en grenpunkt som förknippar aminosyror med energimetabolism, så att när en cell saknar tillräckligt med energi i form av kolhydrater eller fetter för att fungera, kan den alternativt använda lite aminosyror för samma syfte.
Bildningen av enzymet (glutamatdehydrogenas) under hjärnutveckling är viktigt för kontroll av ammoniumavgiftning, eftersom det har visats att vissa fall av mental retardering har att göra med en låg aktivitet av detta, vilket leder till ammoniumuppbyggnad, vilket är skadligt för hjärnhälsan.
I vissa leverceller kan transamineringsreaktioner också användas för syntes av glukos genom glukoneogenes.
Glutamin omvandlas till glutamat och ammonium av enzymet glutaminas. Därefter omvandlas glutamat till a-ketoglutarat, som går in i Krebs-cykeln och sedan glukoneogenes. Detta sista steg inträffar tack vare det faktum att malat, en av produkterna från rutten, transporteras till utsidan av mitokondrierna med hjälp av en shuttle.
Denna skyttel lämnar α-ketoglutarat vid förlåtelse av maliczymet, vilket omvandlar det till pyruvat. Två pyruvatmolekyler kan sedan omvandlas till en glukosmolekyl genom glukoneogenes.
exempel
De vanligaste transamineringsreaktionerna är relaterade till aminosyrorna alanin, glutaminsyra och asparaginsyra.
Vissa aminotransferasenzymer kan, förutom pyridoxal fosfat, använda pyruvat som ett "koenzym", liksom fallet med glutamat-pyruvat-transaminas, som katalyserar följande reaktion:
glutamat + pyruvat ↔ alanin + α-ketoglutarat
Muskelceller är beroende av denna reaktion för att producera alanin från pyruvat och för att erhålla energi genom Krebs-cykeln genom a-ketoglutarat. I dessa celler beror användningen av alanin som energikälla på eliminering av aminogrupper som ammoniumjoner i levern genom ureacykeln.
Alanintransamineringsreaktion (Källa: Tomas Drab via Wikimedia Commons)
En annan mycket viktig transamineringsreaktion hos olika arter är den som katalyseras av enzymet aspartataminotransferas:
L-Aspartat + α-Ketoglutarat ↔ Oxaloacetat + L-Glutamate
Sist men inte minst transaminationsreaktionen av y-aminobutyric acid (GABA), en icke-protein aminosyra som är nödvändig för centrala nervsystemet som fungerar som en hämmande neurotransmitter. Reaktionen katalyseras av ett y-aminobutyrsyra-transaminas och är mer eller mindre enligt följande:
α-Ketoglutarat + 4-aminobutansyra ↔ Glutamat + bensin-semialdehyd
Succinic semialdehyd omvandlas till bärnstenssyra genom en oxidationsreaktion och den senare kan komma in i Krebs-cykeln för energiproduktion.
referenser
- Bhagavan, NV, & Ha, CE (2002). Protein- och aminosyrametabolism. Medical Biochemistry (4: e upplagan), Academic Press: San Diego, CA, USA, 331.
- Cammarata, PS, & Cohen, PP (1950). Omfattningen av transamineringsreaktionen i djurvävnader. Journal of Biologisk kemi, 187, 439-452.
- Ha, CE, & Bhagavan, NV (2011). Essenser för medicinsk biokemi: med kliniska fall. Academic Press.
- Litwack, G. (2017). Mänsklig biokemi. Academic Press.
- Rowsell, EV (1956). Transaminationer med pyruvat och andra a-ketosyror. Biochemical Journal, 64 (2), 246.
- Snell, EE & Jenkins, WT (1959). Mekanismen för transamineringsreaktionen. Journal of cellular and comparative physiology, 54 (S1), 161-177.