Історія відкриття
Реакція трансамінування амінокислот була відкрита радянськими хіміками Крицманом і Брайнштейном в 1927 році. Вчені працювали над процесом дезамінування глутамінової кислоти в тканини м'язів і з'ясували, що по мірі додавання до гомогенату м'язової тканини піровиноградної і глутамінової кислот утворюється аланін і ?-кетоглутарова кислота. Унікальність відкриття була в тому, що процес не супроводжувався утворенням аміаку. У ході експериментів їм вдалося з'ясувати, що трансамінування амінокислот - це оборотні процеси.При протіканні реакцій в якості каталізаторів були використані специфічні ферменти, які були названі аминоферазами (трансмаминазами).
Особливості процесу
Амінокислоти, які беруть участь у трансаминировании, можуть бути монокарбоновими сполуками. У ході лабораторних досліджень було встановлено, що трансамінування аспарагіну і глутаміну з кетокислотами відбувається в тканинах тварин. Активну участь в перенесенні аміногрупи приймає піридоксальфосфат, який є коферментом трансаміназ. У процесі взаємодії з нього утворюється пиридоксаминфосфат. В якості каталізатора подібного процесу виступають ферменти: оксидаза, пиридоксаминаза.
Механізм реакції
Трансамінування амінокислот було пояснено радянськими вченими Шемякін і Браунштейном. У всіх трансаміназ є кофермент піридоксальфосфат. Реакції трансминирования, які він прискорює, схожі за механізмом. Процес протікає в дві стадії. Спочатку піридоксальфосфат забирає від амінокислоти функціональну групу, в результаті утворюється кетокислота і пиридоксаминфосфат. На другій стадії він вступає в реакцію з ?-кетокислотой, в якості кінцевих продуктів утворюється піридоксальфосфат, відповідна кетокислота. В таких взаємодіях піридоксальфосфат є переносником аміногрупи.Трансамінування амінокислот за такого механізму було підтверджено методами спектрального аналізу. В даний час з'явилися нові докази присутності подібного механізму в живих істотах.
Значення в обмінних процесах
Яку роль відіграє трансамінування амінокислот? Значення даного процесу достатньо велика. Ці реакції поширені у рослин і мікроорганізмів, в тварин тканинах завдяки високій резистентності до хімічних, фізичних, біологічних факторів, абсолютної стереохимической специфічність по відношенню до D - і L-амінокислот. Біологічний сенс трансамінування амінокислот аналізувався багатьма вченими. Він став предметом докладного дослідження в обмінних амінокислотних процесах. У ході досліджень була висунута гіпотеза про можливість протікання процесу трансамінування амінокислот з допомогою трансдезаминирования. Ейлер виявив, що в тварин тканинах з амінокислот з великою швидкістю дезаминируется лише L-глутамінова кислота, каталізатором процесу виступає глутаматдегидрогеназа.Процеси дезамінування та трансамінування глутамінової кислоти є оборотними реакціями.
Клінічне значення
Як використовується трансамінування амінокислот? Біологічне значення цього процесу полягає у можливості проведення клінічних досліджень. Наприклад, сироватка крові здорової людини має від 15 до 20 одиниць трансаміназ. У випадку органічних уражень тканин спостерігається деструкція клітин, що приводить до виходу трансаміназ у кров з вогнища поразки. У разі інфаркту міокарда буквально через 3 години рівень аспартатамінотрансферази збільшується до 500 одиниць. Як використовується трансамінування амінокислот? Біохімія передбачає проведення трансаминазного тесту, за результатами якого хворому ставлять діагноз, підбирають ефективні методики лікування виявленого захворювання. У діагностичних цілях в клініці хвороб застосовують спеціальні набори хімічних речовин для швидкого виявлення активності лактатдегідрогенази, креатинкінази, трансамінази. Гіпертрансаміназемія спостерігається при хворобах нирок, печінки, підшлункової залози, а також у випадку гострих отруєнь чотирьоххлористим вуглецем. Трансамінування і дезамінування амінокислот використовується в сучасної діагностики для виявлення гострих інфекцій печінки. Це пов'язано з різким підвищенням аланінамінотрансферази при деяких проблемах з печінкою.
Учасники трансамінування
Особливу роль у цьому процесі має глутамінова кислота. Велике поширення в рослинних і тваринних тканинах, стереохимическая специфічність до амінокислот, каталітична активність зробили трансамінази предметом вивчення в науково-дослідних лабораторіях. Всі природні амінокислоти (крім метіоніну) взаємодіють з ?-кетоглутаровой кислоти в ході трансамінування, в результаті утворюється кето - і глутамінова кислота. Вона піддається під дією глутаматдегидрогенази дезаминированию.Варіанти окислювального дезамінування
Існує прямий і непрямий види даного процесу. Пряме дезамінування передбачає використання в якості каталізатора одного ферменту, продуктом взаємодії є кетокислота і аміак. Даний процес може протікати аеробним способом, що передбачає присутність кисню, або анаеробним варіантом (без молекул кисню).
Особливості окислювального дезамінування
В якості каталізаторів аеробного процесу виступають D-оксидази амінокислот, а коферментами будуть оксидази L-амінокислот. Ці речовини присутні в людському організмі, але вони проявляють мінімальну активність. Анаеробний варіант окислювального дезамінування можливий для глутамінової кислоти, в ролі каталізатора виступає глутаматдегидрогеназа. Цей фермент присутня в мітохондріях всіх живих організмів. При непрямому окисному дезаминировании виділяють два етапи. Спочатку аміногрупа переноситься від вихідної молекули на кетосоединение, утворюється нова кето - та амінокислоти. Далі кетоскелет специфічними шляхами катаболизирует, бере участь у циклі трикарбонових кислот і тканинному диханні, кінцевими продуктами будуть вода і вуглекислий газ. У разі голодування вуглецевий скелет глюкогенних амінокислот буде використовуватись для освіти в глюконеогенезі молекул глюкози. Другий етап передбачає відщеплення аміногрупи шляхом дезамінування. У людському організмі подібний процес можливий тільки для глутамінової кислоти. В результаті цієї взаємодії утворюється ?-кетоглутарова кислота та аміак.