Трансамінування амінокислот, його механізм.

Під трансамінування розуміють реакції міжмолекулярного перенесення аміногрупи (NH2-) від амінокислоти на α -кетокислоту без проміжного утворення аміаку. Вперше реакції трансамінування (колишня назва «переамінування») були відкриті в 1937 р. радянськими вченими А.Є. Браунштейном і М.Г. Кріцман при вивченні дезамінування глутамінової кислоти у м'язовій тканині.

Реакції трансамінування є оборотними і, як з'ясувалося пізніше, універсальними для всіх живих організмів. Ці реакції протікають за участю специфічних ферментів, названих А.Є. Браунштейном аміноферазами (за сучасною класифікацією, амінотрансферази, або трансамінази). Теоретично реакції трансамінування можливі між будь-якими аміно- і кетокислотами, однак найбільш інтенсивно вони протікають в тому випадку, коли один з партнерів представлений дикарбоновою аміно- або кетокислотою. У тканинах тварин і у мікроорганізмів доведено існування реакцій трансамінування між монокарбоновими аміно-і кетокислотами. Донорами NН2-груп можуть також служити не тільки α -, але й β -, γ -і ω -аміногрупи ряду амінокислот

У перенесенні аміногрупи активну участь бере кофермент трансаміназ пірідоксальфосфат (похідне вітаміну В6), який у процесі реакції оборотно перетворюється на пірідоксамінфосфат.

Амінотрансферази виявлені як в цитоплазмі, так і в мітохондріях клітин еукаріот. Мітохондріальні і цитоплазматичні форми фермента відрізняються за фізико-хімічними властивостями. В клітинах людини знайдено більше 10 амінотрансфераз, які відрізняються субстратною специфічністю. Брати участь в реакції трансамінування можуть майже всі амінокислоти, крім лізину, треоніну, проліну.

Найчастіше в цих реакціях беруть участь глутамат, аланін, аспартат і відповідні кетокислоти – 2-оксоглутарат, піруват і оксалоацетат. Основним

донором аміногрупи слугує глутамат. Акцепторм аміногрупи будь-якої амінокислоти слугує 2-оксоглутарат. Який здатний передавати цю групу будь-якій альфа-кетокислоті.

Прикл.: аланінамінотрансфераза (АЛТ), глутамат-піруватамінотрансфераза (ГПТ), аспартатамінотрансфераза (АСТ).

Механізм реакції трансамінування. Амінотрансферази – класичний приклад ферментів, які каналізують реакції, що відбуваються за механізмом „пінг-понг”. В таких реакціях перший продукт повинен вийти з активного центру до того, як інший субстрат зможе до нього приєднатись.

Активна форма амінотрансфераз утворюється в результаті приєднання пірідоксальфосфату до аміногрупи лізину. Лізин в положенні 258 входить до складу активного центру фермента. Також між ферментом і пірідоксальфосфатом утворюються іонні зв’язки за участі заряджених атомів фосфатного залишку і азоту в піридиновому кільці коферменту.

Піридоксальфосфат слугує переносником аміногрупи. При цьому важливою є його альдегідна група, яка може зворотно приєднувати різні аміни з утворенням шифових основ. Реакції транс амінування проходять в дві стадії, під час яких піридоксальфосфат зазнає зворотніх перетворень між вільною альдегідною формою (ПФ) і аміноаваною формою (піридоксамінфосфат). Послідовність реакцій:

1) До піридоксальфосфату в активному центрі ферменту приєднується аміногрупа першого субстрату – амінокислоти. Утворюються комплекс фермент-піридоксамінфосфат і перший продукт реакції – кетокислота.

2) Комплекс фермент-піридоксамінфосфат сполучається з кетокислотою и 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 епсілон-аміногрупою радикалу лізину в активному центрі фермента.

Біолог. роль. Ці реакції важливі в обміні амінокислот. Оскільки цей процес зворотній, амінотрансферази функціонують як в процесах катаболізму, так і біосинтезу амінокислот. Трансамінування – це кінцевий етап синтезу замінних амінокислот з відповідних альфа-кетокислот, якщо вони в даний момент необхідні клітинам. У результаті відбувається перерозподіл амінного азоту в тканинах організму. Трансамінування - перша стадія дезамінування більшості амінокислот, тобто початковий етап їх катаболізму. При цьому утворюються кетокислоти, які окислюються в ЦТК або використовуються для синтезу глюкози і кетонових тіл. При трансамінування загальна кількість амінокислот в клітині не змінюється.