هدم الأحماض الأمينية ونقل الأمين

هدم الأحماض الأمينية هو مجموعة المسارات التي تفكك الأحماض الأمينية عندما تكون زائدة عن الحاجة أو عندما يتم تجديد البروتين. الخطوة المشتركة الأولى لمعظم الأحماض الأمينية هي نقل الأمين، وهو نقل مجموعة الأمين إلى حمض كيتوني، مما يفصل النيتروجين عن الهيكل الكربوني بحيث يمكن التعامل مع كل منهما بشكل مستقل.

Definition

هدم الأحماض الأمينية هو تحلل الأحماض الأمينية، بدءًا بإزالة مجموعة ألفا-أمينو (عادةً عن طريق نقل الأمين) وإطلاقها لاحقًا كأمونيوم، يتبعها تحويل الهيكل الكربوني إلى مركبات وسيطة مولدة للجلوكوز أو مولدة للكيتون.

Scope

يتناول هذا المدخل كيفية إزالة وجمع مجموعات الأمين، بشكل رئيسي بواسطة ناقلات الأمين (aminotransferases) وإنزيم نازعة هيدروجين الغلوتامات (glutamate dehydrogenase)، وكيف يتم توجيه الهياكل الكربونية المتبقية إلى الأيض المركزي. يعالج الجانب الهدمي لأيض الأحماض الأمينية؛ ويتم تغطية التخليق في مدخل شقيق، والتخلص من النيتروجين في دورة اليوريا ومداخل النيتروجين.

Core questions

• كيف يتم فصل مجموعة الأمين عن بقية الحمض الأميني؟
• كيف يتم توجيه النيتروجين المجمع نحو التخلص؟
• إلى أي مستقلبات مركزية تتغذى الهياكل الكربونية؟

Key concepts

• نقل الأمين
• ناقلات الأمين (transaminases) وفوسفات البيريدوكسال
• الغلوتامات كحامل نيتروجين مركزي
• نزع الأمين التأكسدي بواسطة نازعة هيدروجين الغلوتامات
• الأحماض الأمينية المولدة للجلوكوز مقابل المولدة للكيتون
• هدم الأحماض الأمينية متفرعة السلسلة

Mechanisms

في نقل الأمين، يقوم إنزيم ناقل الأمين بنقل مجموعة ألفا-أمينو من حمض أميني إلى ألفا-كيتوغلوتارات، منتجًا الغلوتامات والحمض الكيتوني المقابل؛ يعتمد التفاعل على عامل مساعد فوسفات البيريدوكسال (pyridoxal phosphate) الذي ينقل مجموعة الأمين عبر مركب وسيط من قاعدة شيف (Schiff-base). هذا يوجه النيتروجين من العديد من الأحماض الأمينية إلى الغلوتامات. يمكن للغلوتامات بعد ذلك أن تخضع لنزع الأمين التأكسدي بواسطة إنزيم نازعة هيدروجين الغلوتامات، مما يعيد توليد ألفا-كيتوغلوتارات ويحرر الأمونيا للتخلص منها. تصنف الهياكل الكربونية منزوعة الأمين على أنها مولدة للجلوكوز (glucogenic) عندما تنتج البيروفات أو مركبات وسيطة لدورة حمض الستريك التي يمكن أن تشكل الجلوكوز، أو مولدة للكيتون (ketogenic) عندما تنتج أسيتيل-مرافق الإنزيم أ (acetyl-CoA) أو أسيتوأسيتات؛ بعض الأحماض الأمينية تكون من النوعين. إنزيمات ناقلات أمين الأسبارتات والألانين مألوفة سريريًا لأن تسربها إلى الدم يشير إلى إصابة الأنسجة.

Clinical relevance

تُعد أنشطة ناقلات الأمين في المصل، مثل ناقلة أمين الألانين وناقلة أمين الأسبارتات، مؤشرات مقاسة على نطاق واسع لإصابة الأنسجة وخاصة الكبد، ويكمن المصير الهدمي للأحماض الأمينية وراء كيفية مساهمة البروتين في إمداد الطاقة والجلوكوز. يشرح هذا المدخل الكيمياء الحيوية الأساسية وليس أساسًا للتشخيص أو العلاج الفردي.

Evidence & guidelines

التفاعلات الموصوفة هنا هي إنزيمات راسخة وموحدة في نصوص ومراجعات الكيمياء الحيوية القياسية؛ هذه مادة مرجعية وليست مجالًا للمبادئ التوجيهية السريرية.

History

تم وصف نقل الأمين في ثلاثينيات القرن الماضي بواسطة ألكسندر براونشتاين وزملاؤه، وتم توضيح دور فوسفات البيريدوكسال كعامل مساعد لناقلات الأمين من خلال عمل إيسموند سنيل وآخرين في منتصف القرن العشرين، مما أرسى نقل الأمين كخطوة دخول مركزية لتحلل الأحماض الأمينية.

Key figures

• Alexander Braunstein
• Esmond Snell
• Hans Krebs

Seminal works

• wu-2009

Frequently asked questions

لماذا عادة ما يكون نقل الأمين هو الخطوة الأولى في تكسير الحمض الأميني؟

يفصل بوضوح مجموعة الأمين الحاملة للنيتروجين عن الهيكل الكربوني عن طريق نقلها إلى حمض كيتوني، بحيث يمكن للخلية التخلص من النيتروجين وإعادة استخدام الكربون بشكل مستقل.

ما الفرق بين الأحماض الأمينية المولدة للجلوكوز والمولدة للكيتون؟

تتحلل الأحماض الأمينية المولدة للجلوكوز إلى مركبات وسيطة يمكن تحويلها إلى جلوكوز، بينما تنتج الأحماض الأمينية المولدة للكيتون أسيتيل-مرافق الإنزيم أ أو سلائف أجسام الكيتون؛ وبعض الأحماض الأمينية تكون من النوعين.