Ang transaminasyon ay isang uri ng reaksyon ng kemikal na nagpapatakbo sa "muling pamamahagi" ng mga grupo ng amino mula sa mga amino acid, sapagkat nagsasangkot ito ng mga nababalik na proseso ng pag-amin (pagdaragdag ng isang pangkat na amino) at deamination (pag-alis ng isang pangkat na amino), na kung saan ay naparalisa ng mga tukoy na enzymes na kilala bilang transaminases o aminotransferases.
Ang pangkalahatang reaksyon ng transamination ay nagsasangkot ng pagpapalitan sa pagitan ng isang amino acid at anumang α-keto acid, kung saan ang pagpapalitan ng isang pangkat ng amino ay nagbubunga ng ketoacid na bersyon ng unang substrate amino acid at ang amino acid na bersyon ng unang substrate α-keto acid.
Graphic scheme ng isang reaksyon aminotransfer sa pagitan ng isang amino acid at isang alpha-keto acid (Pinagmulan: Alcibiades Via Wikimedia Commons)
Ang pangkat na amino na karaniwang ipinagpapalit ay ang "alpha" amino, iyon ay, ang isang nakikilahok sa pagbuo ng mga peptide bond at tinukoy ang istruktura ng mga amino acid, bagaman ang mga reaksyon na kinasasangkutan ng iba pang mga pangkat ng amino na naroroon sa iba't ibang posisyon ay maaari ring maganap. .
Maliban sa lysine, threonine, proline, at hydroxyproline, ang lahat ng mga amino acid ay lumahok sa mga reaksyon ng transamination, bagaman ang mga transaminases ay inilarawan para sa histidine, serine, methionine, at phenylalanine, ngunit ang kanilang mga metabolic pathway ay hindi kasangkot sa ganitong uri. ng mga reaksyon.
Ang mga reaksyon ng transaminasyon sa pagitan ng mga amino acid at α-keto acid ay natuklasan noong 1937 nina Braunstein at Kritzmann, at mula noon sila ay naging paksa ng masinsinang pag-aaral, dahil nagaganap ito sa maraming mga tisyu ng iba't ibang mga organismo at para sa iba't ibang mga layunin.
Sa mga tao, halimbawa, ang mga transaminases ay malawak na ipinamamahagi sa mga tisyu ng katawan at partikular na aktibo sa tisyu ng kalamnan ng puso, atay, tisyu ng kalamnan ng kalamnan, at mga bato.
Mekanismo ng reaksyon
Ang mga reaksyon ng transaminasyon ay nagsasangkot ng higit pa o mas kaunti sa parehong mekanismo. Tulad ng napag-usapan nang una, ang mga reaksyon na ito ay nangyayari bilang nababaligtad na pagpapalitan ng isang pangkat ng amino sa pagitan ng isang amino acid at isang asido na amino-keto (deaminated), na gumagawa ng α-keto acid ng donor amino acid at ang amino acid ng α-keto acid receptor.
Ang mga reaksyong ito ay nakasalalay sa isang tambalang kilala bilang pyridoxal phosphate, isang derivative ng bitamina B6 na nakikilahok bilang isang transporter ng mga grupo ng amino at nagbubuklod sa mga transaminase enzymes sa pamamagitan ng pagbuo ng isang base ng Schiff sa pagitan ng pangkat ng aldehyde ng molekula na ito. at ang ε-amino ng isang lysine nalalabi sa aktibong site ng enzyme.
Ang bono sa pagitan ng pyridoxal pospeyt at ang nalabi sa lysine sa aktibong site ay hindi covalent, ngunit nangyayari sa pamamagitan ng pakikipag-ugnay sa electrostatic sa pagitan ng positibong singil ng nitrogen sa lysine at ang negatibong singil sa pangkat ng pospeyt ng pyridoxal.
Sa kurso ng reaksyon, ang amino acid na gumaganap bilang isang substrate ay inilipat ang pangkat na ε-amino ng lysine nalalabi sa aktibong site na nakikilahok sa base ng Schiff na may pyridoxal.
Samantala, ang isang pares ng mga electron mula sa alpha carbon ng amino acid ay tinanggal at inilipat sa pyridine singsing na bumubuo sa pyridoxal phosphate (positibong sisingilin) at pagkatapos ay "naihatid" sa α-keto acid na gumaganap bilang pangalawang substrate.
Sa ganitong paraan, ang pyridoxal phosphate ay hindi lamang nakikilahok sa paglilipat o transportasyon ng mga grupo ng amino sa pagitan ng mga amino acid at α-ketoacids na mga substrate ng mga transaminases, ngunit nagsisilbing isang "lababo" ng mga electron, na pinapadali ang pagkakaisa ng mga alpha amino acid hydrogen.
Sa buod, ang unang substrate, isang amino acid, ay naglilipat ng pangkat na amino sa pyridoxal phosphate, mula sa kung saan ito ay kalaunan ay inilipat sa pangalawang substrate, isang acid na may katas ng tipo, na bumubuo, samantala, isang intermediate compound na kilala bilang pyridoxamine phosphate.
Function ng transamination
Ang mga transaminase enzymes ay karaniwang matatagpuan sa cytosol at mitochondria at gumana sa pagsasama ng iba't ibang mga metabolic path.
Ang glutamate dehydrogenase sa reverse reaksyon nito, halimbawa, ay maaaring mag-convert ng glutamate sa ammonium, NADH (o NADPH), at α-ketoglutarate, na maaaring makapasok sa tricarboxylic acid cycle at gumana sa paggawa ng enerhiya.
Ang enzyme na ito, na nasa mitochondrial matrix, ay kumakatawan sa isang punto ng sanga na nag-uugnay sa mga amino acid na may metabolismo ng enerhiya, kaya na kung ang isang cell ay walang sapat na enerhiya sa anyo ng mga karbohidrat o taba upang gumana, maaari itong kapalit na gumamit ng ilang mga amino acid para sa parehong layunin.
Ang pagbuo ng enzyme (glutamate dehydrogenase) sa panahon ng pag-unlad ng utak ay mahalaga para sa kontrol ng ammonium detoxification, dahil ipinakita na ang ilang mga kaso ng mental retardation ay may kinalaman sa isang mababang aktibidad ng ito, na humahantong sa ang ammonium buildup, na nakakasira sa kalusugan ng utak.
Sa ilang mga selula ng atay, ang mga reaksyon ng transamination ay maaari ding magamit para sa synthesis ng glucose sa pamamagitan ng gluconeogenesis.
Ang Glutamine ay na-convert sa glutamate at ammonium ng enzyme glutaminase. Susunod, ang glutamate ay na-convert sa α-ketoglutarate, na pumapasok sa ikot ng Krebs at pagkatapos ay gluconeogenesis. Ang huling hakbang na ito ay nangyayari salamat sa katotohanan na ang malate, isa sa mga produkto ng ruta, ay dinadala sa labas ng mitochondria sa pamamagitan ng isang shuttle.
Ang shuttle na ito ay umalis sa α-ketoglutarate sa awa ng malic enzyme, na nagko-convert ito sa pyruvate. Ang dalawang molekulang pyruvate ay maaaring ma-convert sa isang molekula ng glucose sa pamamagitan ng gluconeogenesis.
Mga halimbawa
Ang pinakakaraniwang reaksyon ng transamination ay nauugnay sa mga amino acid alanine, glutamic acid, at aspartic acid.
Ang ilang mga enometrya aminotransferase ay maaaring, bilang karagdagan sa pyridoxal pospeyt, gumamit ng pyruvate bilang isang "coenzyme", tulad ng kaso ng glutamate-pyruvate transaminase, na catalyzes ang sumusunod na reaksyon:
glutamate + pyruvate ↔ alanine + α-ketoglutarate
Ang mga selula ng kalamnan ay nakasalalay sa reaksyon na ito upang makagawa ng alanine mula sa pyruvate at makakuha ng enerhiya sa pamamagitan ng ikot ng Krebs sa pamamagitan ng α-ketoglutarate. Sa mga cell na ito, ang paggamit ng alanine bilang isang mapagkukunan ng enerhiya ay nakasalalay sa pag-aalis ng mga grupo ng amino bilang mga ammonons na ions sa atay, sa pamamagitan ng siklo ng urea.
Alanine transamination reaksyon (Pinagmulan: Tomas Drab sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)
Ang isa pang napakahalagang reaksyon ng transamination sa iba't ibang mga species ay na-catalyzed ng enzyme aspartate aminotransferase:
L-Aspartate + α-Ketoglutarate ↔ Oxaloacetate + L-Glutamate
Huling ngunit hindi bababa sa, ang transamination reaksyon ng γ-aminobutyric acid (GABA), isang non-protein amino acid na mahalaga para sa gitnang sistema ng nerbiyos na gumaganap bilang isang inhibitory neurotransmitter. Ang reaksyon ay nabalisa ng isang γ-aminobutyric acid transaminase at higit pa o mas kaunti tulad ng sumusunod:
α-Ketoglutarate + 4-aminobutanoic acid ↔ Glutamate + Succinic semialdehyde
Ang Succinic semialdehyde ay na-convert sa succinic acid sa pamamagitan ng isang reaksyon ng oksihenasyon at ang huli ay maaaring makapasok sa Krebs cycle para sa paggawa ng enerhiya.
Mga Sanggunian
- Bhagavan, NV, & Ha, CE (2002). Protina at amino acid metabolismo. Medical Biochemistry (4th ed.), Akademikong Press: San Diego, CA, USA, 331.
- Cammarata, PS, & Cohen, PP (1950). Ang saklaw ng reaksyon ng transamination sa mga tisyu ng hayop. Journal ng Biological Chemistry, 187, 439-452.
- Ha, CE, at Bhagavan, NV (2011). Kahalagahan ng medikal na biochemistry: na may mga kaso ng klinikal. Akademikong Press.
- Litwack, G. (2017). Human biochemistry. Akademikong Press.
- Rowsell, EV (1956). Ang mga transaminasyon na may pyruvate at iba pang mga acid na may asta-keto. Biochemical Journal, 64 (2), 246.
- Snell, EE, & Jenkins, WT (1959). Ang mekanismo ng reaksyon ng transaminasyon. Journal ng cellular at comparative physiology, 54 (S1), 161-177.