Основні шляхи перетворення амінокислот в організмі: трансамінування, дезамінування, декарбоксилювання.

Трансамінування – реакція перенесення α -аміногрупи з амінокислоти на α -кетокислоту, в результаті чого утворюється нова амінокислота і нова кетокислота. Процес амінування легко переходить у зворотній бік.

Реакцію каталізують ферменти амінотрансферази, коферментом яких слугує піридоксальфосфат (ПФ) – похідне вітаміну В₆

Механізм реакції. Амінотрансферази знайдені як у цитоплазмі, так і в мітохондріях клітин еукаріот. Причому мітохондріальні й цитоплазматичні форми ферментів розрізняються за фізико-хімічними властивостями. У клітинах людини знайдено близько 10 амінотрансфераз, що відрізняються за субстратною специфічністю. Вступати в реакції трансамінування можуть практично усі амінокислоти, за виключенням лізину, треоніну й проліну.

Амінотрансферази – класичний приклад ферментів, що каталізують реакції, які відбуваються за механізмом «пінг-понг». Активна форма амінотрансфераз утворюється в результаті приєднання піридоксальфосфату до аміногрупи лізину міцним альдімінним зв’язком. Піридоксальфосфат у даному випадку слугує переносником аміногруп. Реакції трансамінування відбуваються у 2 ст адії, під час яких піридоксальфосфат зазнає зворотних змін між вільною альдегідною формою (ПФ) і амінованою формою (піридоксамінфосфат).

Послідовність реакцій трансамінування наведена нижче.

1) до піридоксальфосфату в активному центрі ферменту за допомогою альдімінного зв’язку приєднується аміногрупа від першого субстрату – амінокислоти. Утворюються комплекс фермент-піридоксамінфосфат і кетокислота – перший продукт реакції. Цей процес включає проміжне утворення 2 шифових основ.

2) комплекс фермент-піридоксамінфосфат сполучається з кетокислотою (другим субстратом) і знову через проміжне утворення 2 шифових основ передає аміногрупу на кетокислоту. В результаті фермент повертається в свою нативну форму, і утворюється нова амінокислота – другий продукт реакції. Якщо альдегідна група піридоксальфосфату не зайнята аміногрупою субстрату, то вона утворює шифову основу (альдимін) з ε -аміногрупою радикалу лізину в активному центрі ферменту.

Найчастіше в реакціях трансамінування приймають участь амінокислоти, кількість яких в тканинах набагато вища за інших – глутамат, аланін, аспартат та відповідні їм кетокислоти – α -кетоглутарат, піруват і оксалоацетат. Основним донором аміногрупи слугує глутамат, а акцептором аміногрупи будь-якої амінокислоти слугує α -кетоглутарат.

значення. Реакції трансамінування відіграють велику роль в обміні амінокислот. Оскільки цей процес зворотній, ферменти амінотрансферази функціонують як в процесах катаболізму, так і біосинтезу амінокислот. Трансамінування – заключний етап синтезу замінних амінокислот із відповідних α -кетокислот, якщо вони в даний момент необхідні клітинам. Трансамінування – перша стадія дезамінування більшості амінокислот, тобто початковий етап їх катаболізму. Утворені при цьому кетокислоти окислюються в ЦТК або використовуються для синтезу глюкози та кетонових тіл. У клінічній практиці широко використовують визначення активності АСТ та АЛТ в сироватці крові для діагностики деяких захворювань.

Дезамінування амінокислот –реакція відщеплення α -аміногрупи від амінокислоти, в результаті чого утворюється відповідна α -кетокислота (безазотистий залишок) та виділяється молекула аміаку. Існує декілька способів дезамінування амінокислот:

- окисне (найбільш активно в тканинах відбувається дезамінування глутамінової кислоти. Реакцію каталізує фермент глутаматдегідрогеназа, коферментом глутаматдегідрогенази є NAD⁺. Реакція відбувається в 2 етапи. Спочатку відбувається ферментативне дегідрування глутамату та утворення α -іміноглутарату, потім – неферментативне гідролітичне відщеплення іміногрупи в вигляді аміаку, в результаті чого утворюється α -кетоглутарат);

- непряме або трансдезамінування (більшість амінокислот не здатні дезамінуватись в одну стадію, подібно Глу. Аміногрупи таких амінокислот в результаті трансамінування переносяться на α -кетоглутарат з утворенням глутамінової кислоти, яка потім зазнає прямого окисного дезамінування);

- неокисне (у печінці людини присутні специфічні ферменти, що каталізують реакції дезамінування амінокислот серину, треоніну та гістидину неокисним шляхом);

- внутрішньомолекулярне (н еокисне дезамінування гістидину під дією ферменту гістидази (гістидинаміакліази) є внутрішньомолекулярним, тому що утворення молекули аміаку відбувається з атомів самої амінокислоти без участі молекули води. Ця реакція відбувається тільки в печінці та шкірі).

Деякі амінокислоти та їх похідні можуть піддаватися декарбоксилюванню – відщепленню α -карбоксильної групи. У тканинах ссавців декарбоксилюванню можуть піддаватися цілий ряд амінокислот або їх похідних: Три, Тир, Вал, Гіс, Глу, Цис, Арг, Орнітин, SAM, ДОФА, 5-окси-триптофан та ін. Продуктами реакції є СО₂ і аміни, які чинять виражену біологічну дію на організм (біогенні аміни).

Реакції декарбоксилювання є незворотними і каталізуються ферментами декарбоксилазами. Простетичною групою декарбоксилаз у клітинах тварин є піридоксальфосфат. Аміни, утворені внаслідок декарбоксилювання амінокислот, часто є біологічно активними речовинами. Вони виконують функції нейромедіаторів (серотонін, дофамін, ГАМК та ін.), гормонів (норадреналін, адреналін), регуляторних факторів місцевої дії (гістамін, карнозин, спермін та ін.)