180-181

Метаболизм белков

Трансаминирование и дезаминирование

В ходе деградации белков накапливается аминный азот, который в отличие от углерода не пригоден для получения энергии за счет окисления. Поэтому те аминогруппы, которые не могут быть повторно использованы для биосинтеза, превращаются в мочевину (см. с. 184) и выводятся из организма.

А. Трансаминирование и дезаминирование

Из реакции переноса NH₂ наиболее важны реакции трансаминирования (1). Они катализируются трансаминазами и участвуют в катаболических и анаболических процессах с участием аминокислот. При трансаминировании аминогруппа аминокислоты (аминокислота 1) переносится на 2-кетокислоту (кетокислота 2). Из аминокислоты при этом образуется 2-кетокислота (а), а из первоначальной кетокислоты - аминокислота (b). Переносимая NH₂-группа временно присоединяется к связанному с ферментом пиридоксальфосфату (PLP, см. с. 110), который вследствие этого переходит в пиридоксаминофосфат (схема Б).

Если NH₂-группа освобождается в виде аммиака, то говорят о дезаминировании (2). Эта реакция протекает по различным механизмам. Отщепление NH₃ от амидной группы называют гидролитическим дезаминированием (схема В, фермент [3]). Иногда отщепление NH₃ (см. с. 20) сопровождается образованием двойной связи (элиминирующее дезаминирование, не показано). Особенно важно окислительное дезаминирование (2). В такой реакции аминогруппа вначале окисляется до иминогруппы (2а), при этом восстановительные эквиваленты переносятся на НАД⁺ или НАДФ⁺. На второй стадии происходит гидролитическое отщепление иминогруппы. В качестве конечного продукта, как и при трансаминировании, образуется 2-кетокислота (схема В).

Б. Механизм трансаминирования

В отсутствие субстратов альдегидная группа пиридоксальфосфата ковалентно связана с остатком лизина трансаминазы (1). Этот тип соединения, найденный также в родопсинах (см. с. 346), относится к альдиминам или шиффовым основаниям, во время реакции аминокислота 1 (схема А, 1 а) вытесняет остаток лизина и образуется новый альдимин (2). Затем за счет изомеризации происходит перемещение двойной связи. Полученный кетимин (3) гидролизуется до 2-кетокислоты и пиридоксаминфосфата (4). На второй части реакции (схема А, 1б) те же стадии протекают в противоположном направлении: пиридоксаминфосфат и вторая 2-кетокислота образуют кетимин, который иэомеризуется в альдимин. Наконец, отщепляется вторая аминокислота и регенерируется кофермент.

В. Метаболизм NH₃ в печени

Образование предшественников NH₃ и аспартата, как и синтез мочевины (см. с. 184), происходит преимущественно в печени. Накапливающийся в тканях аминный азот переносится кровью в печень в форме глутамина (Gln) и аланина (Ala, см. с. 330). В печени Gln дезаминируется глутаминазой [3] с образованием глутамата (Glu) и NH₃. Аминогруппа аланина переносится аланинтрансаминазой [1] на 2-оксоглутарат (2-OG). При этом трансаминировании (схема А) также образуется глутамат. Наконец, из глутамата путем окислительного дезаминирования (схема А) высвобождается NH₃. Эта реакция катализируется глутаматдегидрогеназой [4], типичным для печени ферментом. Аспартат (Asp), второй донор аминогруппы в цикле мочевины, также образуется из глутамата. Аспартаттрансаминаза [2], ответственная за эту реакцию, подобно аланинтрансаминазе [1], присутствует в печени.

Трансаминазы присутствуют также в других тканях, из которых при повреждении клеток они переходят в кровь. Определение активности фермента в сыворотке (ферментная серодиагностика) является важным методом для обнаружения и клинического контроля таких нарушений. Определение активности трансаминаз в крови важно для диагноза заболеваний печени (например, гепатита) и сердца (инфаркт миокарда).