7. Дезаминирование аминокислот

Дезаминирование – процесс удаления аминогруппы из аминокислот и выделение ее в виде аммиака. Углеродный скелет аминокислоты превращается в кетокислоту. Трансаминирование и дезаминирование протекает в клетке одновременно и часто ключевой молекулой является глутамат.

В природе известны четыре основных типа дезаминирования.

Восстановительное дезаминирование:

Гидролитическое дезаминирование:

Внутримолекулярное дезаминирование:

Окислительное дезаминирование:

Первые три типа дезаминирования характерны для ряда микроорганизмов, иногда встречаются у растений. Для животных, растений и большинства аэробных микроорганизмов преобладающим типом реакции является окислительное дезаминирования аминокислот.

7.1. Окислительное дезаминирование аминокислот. Значение окислительного дезаминирования состоит в выделении аммиака, который используется для синтеза мочевины, и образования α-кетокислот для различных метаболических процессов: глюконеогенеза, синтеза жирных кислот, заменимых аминокислот и окисления до углекислоты и воды с образованием энергии.

1. У животных и человека процесс локализован в пероксисомах клеток, главным образом, печени и почек.

2. Реакции дезаминирования катализируется ферментами L- и D-оксидазами.

3. L- и D-оксидазы являются флавопротеинами с простетическими группами ФМН и ФАД, соответственно.

4. Оксидазы L-аминокислот активны при рН 10 и при физиологических значениях рН (7,4) их активность в десять раз ниже (рис. 20.5). Поэтому прямого окислительного дезаминирования L-аминокислот в пероксисомах практически не происходит (за исключением L-лизина).

Рис. 20.5. Оксидаза L-аминокислот

5. В тканях при физиологических значениях рН активны оксидазы D-аминокислот. Но в клетках млекопитающих нет D-аминокислот. Роль оксидаз D-аминокислот не понятна. Предполагают, что эти ферменты необходимы: 1) для обезвреживания D-аминокислот, случайно проникших во внутреннюю среду организма с микроорганизмами; 2) при развитии опухолей возможно появление D-аминокислот в тканях, а, следовательно, появление аномальных белков после включения D-аминокислот в первичную структуру синтезируемых белков.

7.2. Глутаматдегидрогеназа. В митохондриях клеток обнаружена высокоактивная оксидаза L-глутаминовой кислоты. Она имеет специальное наименование – глутаматдегидрогеназа (ГлДГ).

1. Коферментами этого фермента являются НАД⁺ и НАДФ⁺.

2. Реакция обратима и широко представлена в различных клетках.

3. Фермент ГлДГ играет ключевую роль во взаимосвязи метаболизма аминокислот и общего пути катаболизма. Это олигомерный фермент с мол. массой 312000 Да, состоящий из 6 субъединиц по 52000 Да каждая. Фермент активен в виде мультимера.

4. Активаторы – АДФ, ГДФ; ингибиторы – АТФ, ГТФ, НАДФ восстановленный, тироксин, эстрогены. В присутствии ингибиторов фермент подвергается химической модификации, т.е. диссоциирует на субъединицы и теряет основную активность (хотя может катализировать дезаминирование других аминокислот, например, аланина).

Процесс синтеза L-глутамата из 2-оксоглутарата и аммиака называется восстановительным аминированием (кофермент чаще НАДФН).

Если аминогруппы большинства аминокислот переносятся на 2-оксоглутаровую кислоту перед удалением, то аминогруппы серина и треонина могут прямо превращаться в NH₄⁺. Этот процесс прямого дезаминирования катализируется сериндегидратазой и треониндегидратазой с использованием пиридоксальфосфата в качестве простетической группы.

Серин→пируват + NH₄⁺

Треонин→2-оксоглутарат + NH₄⁺

7.3. Непрямое дезаминирование аминокислот открыто А.Е.Браунштейном и Т.Эйлером (другое название процесса - трансдезаминирование). Процесс идет в два этапа: 1) в результате реакций трансаминирования аминные группы собираются в составе глутаминовой кислоты; 2) глутамат поступает в митохондрии, где подвергается прямому дезаминированию в глутаматдегидрогеназной реакции. 2-Оксоглутарат, образующийся при дезаминировании глутаминовой кислоты, используется в ЦТК или для синтеза глюкозы.

Обратная последовательность реакций, при которой происходит синтез аминокислот из -кетокислот (2-оксоглутарата) и аммиака был назван трансреаминированием.