Aminosyrekatabolisme og transaminering

Aminosyrekatabolisme er det sæt af veje, der nedbryder aminosyrer, når de er i overskud i forhold til behovet, eller når protein omsættes. Det første fælles trin for de fleste aminosyrer er transaminering, dvs. overførslen af aminogruppen til en ketosyre, hvilket adskiller kvælstoffet fra kulstofskelettet, så begge kan håndteres uafhængigt.

Definition

Aminosyrekatabolisme er nedbrydningen af aminosyrer, begyndende med fjernelse af alpha-aminogruppen (typisk ved transaminering) og dens efterfølgende frigivelse som ammoniak, efterfulgt af omdannelse af kulstofskelettet til glukogene eller ketogene mellemprodukter.

Scope

Dette opslag dækker, hvordan aminogrupper fjernes og samles, primært ved aminotransferaser og glutamatdehydrogenase, og hvordan de resterende kulstofskelet ledes ind i den centrale metabolisme. Det behandler den nedbrydende side af aminosyremetabolismen; syntese er dækket i et parallelt opslag og kvælstofdisponering i opslaget om urinstofcyklus og kvælstof.

Core questions

• Hvordan adskilles aminogruppen fra resten af aminosyren?
• Hvordan ledes det samlede kvælstof hen imod disponering?
• Til hvilke centrale metabolitter tilfører kulstofskeletterne?

Key concepts

• Transaminering
• Aminotransferaser (transaminaser) og pyridoxalfosfat
• Glutamat som central kvælstofbærer
• Oxidativ deaminering ved glutamatdehydrogenase
• Glukogene versus ketogene aminosyrer
• Katabolisme af forgrenede aminosyrer

Mechanisms

Ved transaminering overfører en aminotransferase alpha-aminogruppen fra en aminosyre til alpha-ketoglutarat og producerer derved glutamat og den tilsvarende ketosyre; reaktionen er afhængig af pyridoxalfosfat som cofaktor, der transporterer aminogruppen via et Schiff-base-mellemprodukt. Dette kanaliserer kvælstof fra mange aminosyrer over på glutamat. Glutamat kan derefter undergå oxidativ deaminering ved glutamatdehydrogenase, som regenererer alpha-ketoglutarat og frigiver ammoniak til disponering. De deaminerede kulstofskelet klassificeres som glukogene, når de giver pyruvat eller citronsyrecyklusmellemprodukter, der kan danne glukose, eller ketogene, når de giver acetyl-CoA eller acetoacetat; visse aminosyrer er begge dele. Aspartat- og alaninaminotransferaser er klinisk velkendte, fordi deres lækage til blodet er markør for vævsskade.

Clinical relevance

Serumaminotransferaseaktiviteter, såsom alanin- og aspartataminotransferase, er udbredte indikatorer for vævs- og især leverskade, og den katabole skæbne for aminosyrer er grundlaget for, hvordan protein bidrager til energi- og glukoseforsyning. Opslaget forklarer den bagvedliggende biokemi og er ikke grundlag for individuel diagnostik eller behandling.

Evidence & guidelines

De reaktioner, der beskrives her, er etableret enzymologi konsolideret i standard biokemitekster og oversigtsartikler; dette er referencemateriale snarere end et klinisk vejledningsdomæne.

History

Transaminering blev karakteriseret i 1930'erne af Alexander Braunstein og kolleger, og rollen for pyridoxalfosfat som cofaktor for aminotransferaser blev klarlagt gennem midtyvende århundredes arbejde af Esmond Snell og andre, hvilket etablerede transaminering som det centrale indgangstrin i aminosyrenedbrydningen.

Key figures

• Alexander Braunstein
• Esmond Snell
• Hans Krebs

Seminal works

• wu-2009

Frequently asked questions

Hvorfor er transaminering sædvanligvis det første trin i nedbrydningen af en aminosyre?

Det adskiller klart den kvælstofbærende aminogruppe fra kulstofskelettet ved at overføre den til en ketosyre, så cellen kan disponere kvælstoffet og genanvende kulstoffet uafhængigt.

Hvad er forskellen mellem glukogene og ketogene aminosyrer?

Glukogene aminosyrer nedbrydes til mellemprodukter, der kan omdannes til glukose, hvorimod ketogene aminosyrer giver acetyl-CoA eller ketonlegemeforstadier; visse aminosyrer er begge dele.