Aminohappojen katabolismi ja transaminaatio

Aminohappojen katabolismi on joukko reittejä, jotka hajottavat aminohappoja, kun niitä on enemmän kuin tarvitaan tai kun proteiinit vaihtuvat. Useimmille aminohapoille ensimmäinen yhteinen vaihe on transaminaatio – aminoryhmän siirtäminen ketohapolle – joka erottaa typen hiiliraakaineesta niin, että kumpikin voidaan käsitellä erikseen.

Definition

Aminohappojen katabolismi on aminohappojen hajoaminen, alkaen alfa-aminoryhmän irrottamisesta (yleensä transaminaatiolla) ja sen vapautumisesta ammoniakkina, minkä jälkeen hiiliraakaaine muunnetaan glukogeeniksi tai ketogeeniksi välituotteiksi.

Scope

Tässä artikkelissa käsitellään, miten aminoryhmät irrotetaan ja kerätään pääasiassa aminotransferaasien ja glutamaattidehydrogenaasin avulla, sekä miten jäljelle jäävät hiiliraakaaineet ohjataan keskeiseen aineenvaihduntaan. Artikkeli käsittelee aminohappojen aineenvaihdunnan hajottavaa puolta; synteesi käsitellään rinnakkaisartikkelissa ja typen poistaminen ureasykli- ja typpiartikkeleissa.

Core questions

• Miten aminoryhmä irrotetaan muusta aminohaposta?
• Miten kerätty typpi ohjataan poistoa varten?
• Mihin keskeisiin aineenvaihdunnan välituotteisiin hiiliraakaaineet syötetään?

Key concepts

• Transaminaatio
• Aminotransferaasit (transaminaasit) ja pyridoksaalifosfaatti
• Glutamaatti keskeisena typenkuljettajana
• Oksidatiivinen deaminaatio glutamaattidehydrogenaasin avulla
• Glukogeeeniset vs. ketogeeeniset aminohapot
• Haaraketjuisten aminohappojen katabolismi

Mechanisms

Transaminaatiossa aminotransferaasi siirtää alfa-aminoryhmän aminohaposta alfaketoglutaraatille tuottaen glutamaattia ja vastaavan ketohapon; reaktio riippuu pyridoksaalifosfaattikofaktorista, joka kuljettaa aminoryhmää Schiff-emäksen (Schiff-base) välittämän mekanismin kautta. Tämä kanavoi typen monista aminohapoista glutamaattiin. Glutamaatti voi sitten käydä oksidatiivisen deaminaation glutamaattidehydrogenaasin toimesta, regeneroiden alfaketoglutaraatin ja vapauttaen ammoniakin poistettavaksi. Deaminoidut hiiliraakaaineet luokitellaan glukogeeniksi, kun ne tuottavat pyruvaattia tai sitruunahappokierron välituotteita jotka voidaan muuntaa glukoosiksi, tai ketogeeniksi, kun ne tuottavat asetyyli-CoA:ta tai asetoasetaattia; osa aminohapoista on molempia. Aspartaatti- ja alaniiniaminotransferaasit ovat kliinisesti tuttuja, koska niiden vuotaminen vereen merkitsee kudosvauriota.

Clinical relevance

Seerumin aminotransferaasiaktiivisuudet, kuten alaniini- ja aspartaattiaminotransferaasi, ovat laajasti mitattuja kudos- ja erityisesti maksavaurion indikaattoreita, ja aminohappojen kataboolinen kohtalo selittää, miten proteiini osallistuu energian ja glukoosin tarjontaan. Artikkeli selittää taustalla olevan biokemian eikä ole perusta yksilölliselle diagnostiikalle tai hoidolle.

Evidence & guidelines

Tässä kuvatut reaktiot ovat vakiintunutta entsymologiaa koottuna standardeille biokemian teoksille ja katsauksille; kyseessä on viitetieto eikä kliininen ohjealue.

History

Alexander Braunstein työtovereineen karakterisoi transaminaation 1930-luvulla, ja pyridoksaalifosfaatin rooli aminotransferaasien kofaktorina selvitettiin 1900-luvun puolivälin työssä Esmond Snellin ja muiden toimesta; tämä vahvisti transaminaation keskeiseksi ensimmäiseksi vaiheeksi aminohappojen hajoamisessa.

Key figures

• Alexander Braunstein
• Esmond Snell
• Hans Krebs

Seminal works

• wu-2009

Frequently asked questions

Miksi transaminaatio on yleensä ensimmäinen vaihe aminohapon hajottamisessa?

Se erottaa selkeästi typpea sisältävän aminoryhmän hiiliraakaineesta siirtämällä sen ketohapolle, joten solu voi poistaa typen ja käyttää hiiltä erikseen.

Mikä ero on glukogeeisten ja ketogeeisten aminohappojen välillä?

Glukogeeeniset aminohapot hajoavat välituotteiksi, joista voidaan valmistaa glukoosia, kun taas ketogeeeniset aminohapot tuottavat asetyyli-CoA:ta tai ketoaineiden esiasteita; osa aminohapoista kuuluu molempiin luokkiin.