アミノ酸異化とアミノ基転移反応

アミノ酸異化とは、アミノ酸が過剰な場合やタンパク質が代謝回転している場合に、アミノ酸を分解する一連の経路である。ほとんどのアミノ酸における最初の共通段階はアミノ基転移反応であり、これはアミノ基をケト酸に転移させることで、窒素と炭素骨格を分離し、それぞれを独立して処理できるようにする。

Definition

アミノ酸異化とは、アミノ酸の分解であり、アルファアミノ基の除去（通常はアミノ基転移反応による）とその後のアンモニアとしての放出から始まり、炭素骨格が糖原性またはケトン性中間体に変換される。

Scope

この項目では、主にアミノ基転移酵素とグルタミン酸デヒドロゲナーゼによってアミノ基がどのように除去・収集されるか、そして残りの炭素骨格がどのように中心代謝に組み込まれるかを扱う。アミノ酸代謝の分解側を扱い、合成については関連項目で、窒素の処理については尿素回路と窒素の項目で扱われる。

Core questions

• アミノ基はアミノ酸の残りの部分からどのように分離されるのか？
• 収集された窒素はどのように排泄に向けて送られるのか？
• 炭素骨格はどのような中心代謝産物に取り込まれるのか？

Key concepts

• アミノ基転移反応
• アミノ基転移酵素（トランスアミナーゼ）とピリドキサールリン酸
• 中心的な窒素キャリアとしてのグルタミン酸
• グルタミン酸デヒドロゲナーゼによる酸化的脱アミノ化
• 糖原性アミノ酸とケトン性アミノ酸
• 分岐鎖アミノ酸異化

Mechanisms

アミノ基転移反応では、アミノ基転移酵素がアミノ酸からアルファアミノ基をアルファケトグルタル酸に移動させ、グルタミン酸と対応するケト酸を生成する。この反応は、アミノ基をシッフ塩基中間体を介して輸送するピリドキサールリン酸補因子に依存する。これにより、多くのアミノ酸からの窒素がグルタミン酸に集約される。グルタミン酸はその後、グルタミン酸デヒドロゲナーゼによって酸化的脱アミノ化を受け、アルファケトグルタル酸を再生し、アンモニアを排泄のために遊離させる。脱アミノ化された炭素骨格は、グルコースを形成できるピルビン酸またはクエン酸回路中間体を生じる場合は糖原性、アセチルCoAまたはアセト酢酸を生じる場合はケトン性として分類され、一部のアミノ酸は両方の性質を持つ。アスパラギン酸アミノ基転移酵素とアラニンアミノ基転移酵素は、組織損傷の指標として血液中に漏出するため、臨床的によく知られている。

Clinical relevance

アラニンアミノ基転移酵素やアスパラギン酸アミノ基転移酵素などの血清アミノ基転移酵素活性は、組織、特に肝臓損傷の広く測定される指標であり、アミノ酸の異化運命は、タンパク質がエネルギーおよびグルコース供給にどのように寄与するかを裏付けている。この項目は基礎となる生化学を説明するものであり、個々の診断や治療の根拠となるものではない。

Evidence & guidelines

ここで記述されている反応は、標準的な生化学の教科書や総説で確立された酵素学であり、これは臨床ガイドラインの領域ではなく、参考資料である。

History

アミノ基転移反応は1930年代にアレクサンダー・ブラウンシュタインとその同僚によって特徴づけられ、アミノ基転移酵素の補因子としてのピリドキサールリン酸の役割は、20世紀半ばのエスモンド・スネルらによる研究を通じて解明され、アミノ基転移反応がアミノ酸分解の中心的な初期段階として確立された。

Key figures

• Alexander Braunstein
• Esmond Snell
• Hans Krebs

Seminal works

• wu-2009

Frequently asked questions

アミノ基転移反応が通常、アミノ酸分解の最初のステップであるのはなぜですか？

アミノ基転移反応は、窒素を持つアミノ基を炭素骨格からケト酸に転移させることで明確に分離するため、細胞は窒素を排泄し、炭素を独立して再利用できます。

糖原性アミノ酸とケトン性アミノ酸の違いは何ですか？

糖原性アミノ酸はグルコースに変換できる中間体に分解されるのに対し、ケトン性アミノ酸はアセチルCoAまたはケトン体前駆体を生じます。一部のアミノ酸は両方の性質を持ちます。