Transaminasyon bunun tarafından katalize edilir tersinir işlemler aminasyonu (bir amino grubunun ilave) ve deaminasyon (bir amino grubunun çıkarılması), içerdiği için, bir amino asitlerinden oluşan bir amino grupları "dağıtılması" çalışır kimyasal reaksiyon türüdür transaminazlar veya aminotransferazlar olarak bilinen spesifik enzimler.
Genel transaminasyon reaksiyonu, bir amino asit ile herhangi bir a-keto asit arasındaki değişimi içerir; burada bir amino grubunun değişimi, birinci substrat amino asidin ketoasit versiyonunu ve birinci substrat a-keto asidin amino asit versiyonunu verir.
Bir amino asit ile bir alfa-keto asit arasındaki bir aminotransfer reaksiyonunun grafik şeması (Kaynak: Alcibiades Via Wikimedia Commons)
Genellikle değiş tokuş edilen amino grubu, peptit bağlarının oluşumuna katılan ve amino asitlerin yapısını tanımlayan "alfa" aminodur, ancak farklı pozisyonlarda bulunan diğer amino gruplarını içeren reaksiyonlar da meydana gelebilir. .
Lizin, treonin, prolin ve hidroksiprolin haricinde, transaminazlar histidin, serin, metiyonin ve fenilalanin için tanımlanmış olmasına rağmen, tüm amino asitler transaminasyon reaksiyonlarına katılır, ancak metabolik yolları bu türü kapsamaz. reaksiyonların.
Amino asitler ve α-keto asitler arasındaki transaminasyon reaksiyonları, 1937'de Braunstein ve Kritzmann tarafından keşfedildi ve o zamandan beri farklı organizmaların birçok dokusunda ve farklı amaçlarla meydana geldikleri için yoğun çalışmalara konu oldular.
İnsanlarda, örneğin, transaminazlar vücut dokularında yaygın olarak dağılmıştır ve özellikle kalp kası dokusunda, karaciğerde, iskelet kası dokusunda ve böbreklerde aktiftir.
Reaksiyon mekanizması
Transaminasyon reaksiyonları aşağı yukarı aynı mekanizmayı içerir. Yukarıda tartışıldığı gibi, bu reaksiyonlar, bir amino asit ile bir a-keto asit (deamine edilmiş) arasında bir amino grubunun tersine çevrilebilir bir değişimi olarak meydana gelir ve verici amino asidin a-keto asidini ve a-keto asit reseptörünün amino asidini üretir.
Bu reaksiyonlar, amino gruplarının taşıyıcısı olarak katılan ve bu molekülün aldehit grubu arasında bir Schiff bazı oluşumu yoluyla transaminaz enzimlerine bağlanan bir B6 vitamini türevi olan piridoksal fosfat olarak bilinen bir bileşiğe bağlıdır. ve enzimin aktif bölgesindeki bir lizin kalıntısının ε-amino'su.
Aktif bölgedeki piridoksal fosfat ile lizin artığı arasındaki bağ kovalent değildir, ancak lizin üzerindeki pozitif nitrojen yükü ile piridoksalın fosfat grubu üzerindeki negatif yük arasındaki elektrostatik etkileşim yoluyla gerçekleşir.
Reaksiyon sırasında, substrat olarak işlev gören amino asit, Schiff bazına piridoksal ile katılan aktif bölgedeki lizin kalıntısının-amino grubunu değiştirir.
Bu arada, amino asidin alfa karbonundan bir çift elektron çıkarılır ve piridoksal fosfatı (pozitif yüklü) oluşturan piridin halkasına aktarılır ve ardından ikinci bir substrat olarak işlev gören a-keto aside "verilir".
Bu şekilde, piridoksal fosfat, amino asitler ve transaminazların substratları olan α-ketoasitler arasındaki amino gruplarının transferine veya taşınmasına katılmakla kalmaz, aynı zamanda elektronların "yutağı" olarak da hareket ederek, alfa amino asit hidrojen.
Özetle, bir amino asit olan birinci substrat, amino grubunu piridoksal fosfata aktarır, buradan sonra ikinci substrata, bir a-keto aside aktarılır ve bu arada piridoksamin fosfat olarak bilinen bir ara bileşik oluşturur.
Transaminasyon işlevi
Transaminaz enzimleri genellikle sitozol ve mitokondride bulunur ve farklı metabolik yolların entegrasyonunda işlev görür.
Örneğin, ters reaksiyonunda glutamat dehidrojenaz, glutamatı amonyuma, NADH'ye (veya NADPH) ve trikarboksilik asit döngüsüne girebilen ve enerji üretimi için işlev görebilen α-ketoglutarata dönüştürebilir.
Mitokondriyal matrikste bulunan bu enzim, amino asitleri enerji metabolizması ile ilişkilendiren bir dallanma noktasını temsil eder, böylece bir hücre, karbonhidrat veya yağ şeklinde yeterli enerjiye sahip olmadığında, alternatif olarak bazılarını kullanabilir. aynı amaç için amino asitler.
Beyin gelişimi sırasında enzimin (glutamat dehidrojenaz) oluşumu, amonyum detoksifikasyonunun kontrolü için gereklidir, çünkü bazı zeka geriliği vakalarının bunun düşük bir aktivitesiyle ilgisi olduğu gösterilmiştir, bu da beyin sağlığına zararlı olan amonyum birikimi.
Bazı karaciğer hücrelerinde transaminasyon reaksiyonları, glikoneogenez yoluyla glikoz sentezi için de kullanılabilir.
Glutamin, glutaminaz enzimi tarafından glutamata ve amonyuma dönüştürülür. Daha sonra, glutamat, Krebs döngüsüne ve ardından glukoneogeneze giren α-ketoglutarata dönüştürülür. Bu son adım, rotanın ürünlerinden biri olan malatın, mekik vasıtasıyla mitokondri dışına taşınması sayesinde gerçekleşir.
Bu mekik, α-ketoglutaratı malik enzimin insafına bırakır ve onu piruvata dönüştürür. İki piruvat molekülü daha sonra glukoneojenez yoluyla bir glikoz molekülüne dönüştürülebilir.
Örnekler
En yaygın transaminasyon reaksiyonları, alanin, glutamik asit ve aspartik asit amino asitleriyle ilgilidir.
Bazı aminotransferaz enzimleri, piridoksal fosfata ek olarak, aşağıdaki reaksiyonu katalize eden glutamat-piruvat transaminaz durumunda olduğu gibi, bir "koenzim" olarak piruvatı kullanabilir:
glutamat + piruvat ↔ alanin + α-ketoglutarat
Kas hücreleri, piruvattan alanin üretmek ve α-ketoglutarat yoluyla Krebs döngüsü yoluyla enerji elde etmek için bu reaksiyona bağlıdır. Bu hücrelerde enerji kaynağı olarak alaninin kullanımı, üre döngüsü yoluyla karaciğerde amonyum iyonları olarak amino gruplarının yok edilmesine bağlıdır.
Alanin transaminasyon reaksiyonu (Kaynak: Tomas Drab, Wikimedia Commons)
Farklı türlerde çok önemli bir başka transaminasyon reaksiyonu, aspartat aminotransferaz enzimi tarafından katalize edilen reaksiyondur:
L-Aspartat + α-Ketoglutarat ↔ Oksaloasetat + L-Glutamat
Son olarak, inhibitör bir nörotransmiter olarak işlev gören merkezi sinir sistemi için gerekli olan protein olmayan bir amino asit olan γ-aminobutirik asidin (GABA) transaminasyon reaksiyonu. Reaksiyon, bir γ-aminobütirik asit transaminaz tarafından katalize edilir ve aşağı yukarı aşağıdaki gibidir:
α-Ketoglutarat + 4-aminobutanoik asit ↔ Glutamat + Süksinik semialdehit
Süksinik semialdehit, bir oksidasyon reaksiyonu yoluyla süksinik aside dönüştürülür ve ikincisi, enerji üretimi için Krebs döngüsüne girebilir.
Referanslar
- Bhagavan, NV ve Ha, CE (2002). Protein ve amino asit metabolizması. Medical Biochemistry (4th ed.), Academic Press: San Diego, CA, USA, 331.
- Cammarata, PS ve Cohen, PP (1950). Hayvan dokularındaki transaminasyon reaksiyonunun kapsamı. Biyolojik Kimya Dergisi, 187, 439-452.
- Ha, CE ve Bhagavan, NV (2011). Tıbbi biyokimyanın temelleri: klinik vakalarla. Akademik Basın.
- Litwack, G. (2017). İnsan biyokimyası. Akademik Basın.
- Rowsell, EV (1956). Piruvat ve diğer α-keto asitlerle transaminasyonlar. Biyokimyasal Dergisi, 64 (2), 246.
- Snell, EE ve Jenkins, WT (1959). Transaminasyon reaksiyonunun mekanizması. Hücresel ve karşılaştırmalı fizyoloji dergisi, 54 (S1), 161-177.