Дезаминирование, трансаминирование

Дезаминирование - процесс отщепления от аминокислот аминогрупп с образованием свободного аммиака

Дезанминирование в организме челочка протекает в 2ариантах

1 В виде прямого дезаминирования 2 В виде непрямого дезаминирования (трансдезаминирование)

Прямое дезаминировакие аминокислот в свою очередь на разных уровнях организации живых объектов встречается в 4 основных вариантах

а) окислительное дезаминирование б) внутримолекулярное дезаминирование в) гидролитическое дезаминирование г) восстановительное дезаминирование В клетках человека работают только 2 из перечисленных окислительное и внутримолекулярное дезаминирование

Прямое окислительное дезаминирование аминокислот.

При прямом окислительном дезамикирование аминокислот образуются а-кетокислоты и аммиак Процесс идет в 2 этапа На первом зтапе при участии фермента оксидазы от аминокислоты отщепляется 2 атома водорода и аминокислота превращается в нминокислоту На втором этапе образованная иминокислота спонтанно присоединяет воду без участия фермента с образованием кетокислоты и аммиака Дегидрирование, происходящее на первом этапе сопровождается переносом водорода на ФАД или ФМН т е на простетические группы ферментов оксидаз т е вначале образуется восстановленный ФАД или ФМН и эти же восстановленные формы переносят затем водород на кислород (аэробные легилпогннялгы) и образуется токсическая перекись водорода.

В организме человека присутствует оксидаза L-аминокислот в качестве кофермента ФМН Эта оксидаза обладает низкой активностью, в то же время в тканях обнаружена оксидаза D-амннокислот, в качестве кофермента она содержит ФАД. Считают, что оксидаза D-аминокислот обеспечивает превращение D-аминокислот, которые образуются в кишечнике.

Образуется иминокислота, водород переноситься на ФМН и этот кофермент переносит водород на кислород с, образованием перекиси водорода Перекись водорода немедленно разрушается католазой. т

Иминокислота спонтанно присоединяет воду с образованием кетокислоты и отщеплением иминогруппы в виде аммиака Принято считать, что прямое дезаминирование аминокислот L ряда не вносит существенного вклада в метаболизм этих соединений человека В то же время практически во всех тканях организма человека обнаружены высоко активная дегидрогеназа Lглютаминовой кислоты

Наибояьщая активность этого фермента обнаружена в почках и печени Этот фермент обладает высокой специфичностью и катализирует прямое окислительное дезаминирование L-пгютамата по схеме В качестве кофермента дегидрогназа содержит НАД

На первом этапе водород с участием фермента переноситься на НАД с образованием восстановленного НАД, окисление которого несомненно сопровождается с образованием 3 молекул АТФ Образуется имниоглютамат Далее спонтанное присоединение воды обеспечивает образование 2 оксопиотарата (сс-кетоглютаровая кислота) и отщепляется аммиак.

Прямое окислительное дезаминирование.

3 аминокислоты из 20 (гистидин, серии и трионин) в организме человека подвергаться дезаминированию которое может рассматриваться как внутримолекулярное дезаминирование Гистидин под действием фермента гистидазы. превращается в ураканиновую кислоту.

Ураканиновая кислота распадается дальше до L-глютомата, аммиака и муравьиной кислоты

Гистидаза обнаружена в печени и коже В коже ураканиновая кислота выступает в качестве фактора защищающего кожу от УФ-радиации

Фермент превращающий ураканиновую кислоту (урокиназа) оказывается присутствует только в печени Появление этого фермента в крови (в норме он практически отсутствует) наблюдается при развитии опухолевых процессов печени. В связи с этим определение активности (наличия) этого фермента используется в качестве диагностического теста на опухолевые поражения печени Это своеобразный индикаторный фермент

Аминокислоты серии и трионин при участии дегидротазы, содержащей ПЛФ (перидоксальфосфат) в качестве кофермента, подвергаются сходным превращениям в результате которых серии превращается в пируват, а трионин в а-кетобутерат.

Непрямоедезаминирование или дезаминирование.

В связи с малой эффективностью процессов прямого окислительного дезаминирования были предприняты интенсивные поиски более эффективных методов дезаминирования Браунштейнов была предложена концепция трансдезаминирования, которая в настоящее время является общепризнанной Суть ее заключается в следующем Процесс трансдезаминирования это 2-х -этапный процесс

На первом этапе различные L-аминокислоты вступают в реакцию трансаминирования с а-кетоппотаровой кислотой В результате образуется кетоаналог аминокислоты и гпютаминовая кислота

На втором этапе происходит окислительное дезаминирование глютамата с образованием аммиака и регенерации <х-кетоглютаровой кислоты Обязательным участником этого процесса является а-кетоглутаровая кислота (является промежуточным продуктом цикла Кебса, т е концентрация ее в тканях поддерживается на постоянном уровне)

Далее в итоге трансаминирования с участием соответствующей аминотрансферазы образуется кетоаналог соответствующей аминокислоты, а о-кетоглютаровая кислота превращается, за счет трансаминорования в глутомат

В правой части изображено прямое окислительное дезаминирование глютомата Здесь вы видите так же 2 этапа Фермент глютоматдегидрогеназа содержит в качестве кофермента НАД, который принимает кислород, образуется имноглюторат Далее спонтанно присоединяется вода, происходит регенерация 2оксиглютората а-кетоппотората) и отщепляется аммиак, т е происходит регенерация соединения, которое вступает далее в реакцию трансаминирования.

Таким образом за счет того, что активность фермента глютоматдегидрогеназы высокая это по сути основной путь дезаминирование аминокислот Не только гаютоматдегидрогиназа, но и аминотрансфераза в наших тканях -крайне высоко активные ферменты Несомненно, что высокая активность ферментов обеспечивает высокую скорость процесса трансдезаминирования в клетках

Кроме того, преимущество этого механизма дезаминирования заключается в том, что не образуется токсичной перекиси водорода, (при действии оксидазы L-аминокислот образуется перекись водорода) и кроме того, преимущество данного механизма заключается в том, что при окислении глютомата образуется восстановленный НАД, окисление которого в цепи дыхательных ферментов дает 3 молекулы АТФ

Глютоматдегидрогеназа является регуляторным ферментом, т е аллостерическим. Ее активность угнетается по аллостерическому механизму высокими концентрациями АТФ в клетке и наоборот повышаеться при уменьшении концентрации и увеличении концентрации АДФ За счет работы этого регуляторного механизма скорость процесса трансдезаминирования контролируется энергетическим статусом клетки

Если энергии в клетки недостаточно, скорость процесса возрастает При хорошем обеспечении клетки энергией расщепление аминокислот тормозиться.

Синтез аминокислот в таканях.

Ели в клетках имеются а-кетокислоты., являющиеся аналогами соответствующих аминокислот, то эти аминокислоты могут быть образованы из кетокислот путем трансаминирования Исключением является трионин и лизнн, поскольку в клетках они не вступают в реакции трансаминирования

Таким образом фактически незаменимыми в своем большинстве являются не аминокислоты, а их кетоаналоги, которые не синтезируются в организме.

Источником аминного азота для синтеза аминокислот путем трансаминирования является глютомат Если в клетках нет достаточного количества глютомата, то он может быть синтезирован из а-кетоппотаровой кислоты и аммиака в реакции восстановительного аминирования за счет обратимости действия глютоматдегидрогиназы Комбинация реакций восстановительного амгашровання а-кетоптютората с последующим переносом аминного азота на кетокислоту получило название трансреамкнировання Таким образом трансреаминирование является основным путем синтеза заменимых аминокислот Глютоматдегидрогшша катализирует реакцию дезаминирования глютомата и

восстановительное аминирование а-кетоглутората с участием восстановленного НАД.

Биогенные амины.

Оказывается декарбоксилированию подвергаются не все аминокислоты, а лишь те из них при декарбоксилировании которых образуются биологически активные соединения выполняющие в организме функции или биорегуляторов или нейромедиаторов Вся эта группа соединений получила название - биогенные амины.

Необходимо отметить, что в условии клетки декарбоксилировакие является необратимым процессом Биогенные амины обладают высокой биологической активностью и несомненно после выполнения основных функций они должны быть инакгивированы Общим путем инактивации биогенных аминов является их окислительное дезаминирование с участием ферментов моноаминооксидаз или диаминооксидаз

R-CH2-NH2 --> R-C(--O)-H + NH3

Биогенный амин, в данном случае моноамин, поэтому фермент моноаминооксидаза (оксидаза способна переносить отщепляемый водород непосредственно на кислород с образованием перекиси водорода), превращается в альдегид, который затем окисляется до жирной кислоты, а перекись водорода расщепятся католазой Некоторые биогенные амины, например гистамин. могут инактивироваться путем метилирования или ацетилирования.

Образование этих биологически активных.

Из аминокислоты гистидина под действием гистидиндекарбоксилазы образуется биогенный амин - гистамин -клеточный медиатор (медиатор воспаления, аллергии) Антигистаминные препараты используются крайне широко Гистамин обладает выраженным сосудорасширяющим действием, причем это эффект у единственного из биогенных аминов, кроме того 2 Он участвует в развитии воспалительных в том числе аллергических реакциях 3 Наконец он стимулирует выделение желудочного сока и в этом качестве он нашел применение в клиническо-лабораторной диагностике для установления причины нарушения секреции желудочного сока - шстаминовая проба

Инактивация гистамина идет либо за счет его дезаминнрования либо путем образования N-метипгистидина, т е

путем метилирования.

Аминокислота триптофан служит предшественником еще одного очень важного амина - серотонин Вначале триптофан подвергается гидроксилированию с превращением в 5-окситриптофан, а уже затем под действием соответствующей декарбоксилазы происходит образование серотонина.

Серотонин является нейромедиатором стволовой части головного мозга 1 При нарушении его обмена развивается галлюциногенный синдром (галлюцинации устрашающего характера и зрительные и слуховые) 2 Сегодня считают, что нарушение обмена серотонина вносит весомый вклад в развитие шизофрении 3 Он является так же мощными сосудосуживающим средством

Инактивация серотонина идет или путем его окислительного дезаминирования или же путем метилирования по аминогруппе, т е по сути инактивация идет как у гистомина 1 Серотонин играет важную роль в развитии аллергии 2 Серотонин является предшественником гормона эпифиза мелатонина

Три биогенных амина (дофамин норадреналин и адреналин = котихоламины) образуются еще из одной циклической аминокислоты - тирозина. Тирозин гидроксилируется с превращением в ДОФА (диоксифениламнин), затем ДОФА декарбоксилируется и превращается в дофамин.

Дофамин является промежуточным продуктом при синтезе норадреналина и адреналина, он обладает выраженным сосудосуживающим действием, самое важное то, что он является медиатором стволовой части головного мозга При нарушении его образования в мозговой ткани развивается тяжелое заболевание паркинсонизм Для лечения которого используют подсадку в головной мозг эмбриональных клеток способных синтезировать дофамин

При гидроксилировании дофамина образуется норадреналин, который при последующем метилировании дает адреналин В реакции превращения дофамина в норадреналин участвует аскорбат (аскорбат участвует в синтезе гормонов) При переходе норадреналина в адреналин в качестве метилирующего агента используется активный

Норадрешлин и адреналин являются во-первых медиаторами симпатической нервной системы во-вторых гормонами мозгового вещества надпочечников

Оба зтих биогенных амина обладают •ырвжоашм сосудосуживающим действием В качестве гормона адреналин является мощным стимулятором расщепления гликогена в мышцах Кроме того адреналин является мощным стимулятором липолиза в жировой гкани. В стрессовых ситуациях люди худеют.

Инактивирование названных биогенных аминов осуществляется в основном путем их дезаминирования с участием оноаминооксидаз или же путем метилирования. Кроме названных 2-х путей есть еще один путь инактивации этих аминов процессы глюкуроянрования происходящее в печени.

Декарбоксилированию кроме ароматических аминокислот могут подвергаться аминокислоты жирного ряда, в частности глютомат.

Образующееся при декарбоксилировании глутомата соединение является медиатором и носит название - у аминомаслянная кислота. Это соединение сегодня известно как тормозной медиатор коры головного мозга В ходе декарбоксилирования таких аминокислот как арнитин и лизин образуется диамины - путрисцин и кодаверин эти соединения используются при синтезе полиаминов, сперминов и спермидина, которые участвуют в регуляции процессов пролиферации клеток Алифатические амины инактивируются под действием соответствующих моно- или диаминооксидаз т е путем их окисления (это единственный путь их инактивации).

Декарбоксюшрование - это процесс отщепления карбоксильной группы в виде углекислого газа

Известно несколько вариантов декарбоксилирования, которые встречаются на разных уровнях организации живых систем В тканях превалирующим ыляется а-Лекарбокаиидюктие аминокислот а-декарбоксилирование сопровождается образованием биогенных аминов оно идет по схеме

R-CH-COOH --> R-CH-NH2 + CO2.

коферментом декарбоксилаз, как и трансаминаз является фосфоперидоксаль Если в организме нет витамина Во, то говорить о нормальном процессе не приходиться

Оказывается декарбоксилнрованию подвергаются не все аминокислоты, а лишь те из них при декарбоксилировании которых образуются биологически активные соединения, выполняющие в организме функции или биорегуляторов или нейромедиаторов Вся эта группа соединений получила название - биогенные амины

Необходимо отметить, что в условии клетки декарбоксшшровакие является необратимым процессом Биогенные амины обладают высокой биологической активностью и несомненно после выполнения основных функций они должны быть инактивированы Общим путем инактивации биогенных аминов является их окислительное дезлминивование с участием ферментов моноаминооксидаз или диаминооксидаз. R-CH2-NH2 --> R-C(=O)-H +NH3

Биогенный амин, в данном случае моноамин, поэтому фермент моноаминооксидаза (оксидаза способна переносить отщепляемый водород непосредственно на кислород с образованием перекиси водорода), превращается в альдегид, который затем окисляется до жирной кислоты, а перекись водорода расщепятся католазой Некоторые биогенные амины, нащжмер гистамин, могут инактивироваться путем метилирования или ацетилирования