Aminosyrekatabolisme og transaminering

Aminosyrekatabolisme er settet av metabolske veier som demonterer aminosyrer når de er til overs eller når proteiner fornyes. Det første felles trinnet for de fleste aminosyrer er transaminering, overføringen av aminogruppen til en ketosyre, som skiller nitrogenet fra karbonskjelettet slik at hvert kan håndteres uavhengig.

Definition

Aminosyrekatabolisme er nedbrytningen av aminosyrer, som begynner med fjerning av alfa-aminogruppen (typisk ved transaminering) og dens påfølgende frigjøring som ammoniakk, etterfulgt av omdanning av karbonskjelettet til glukogene eller ketogene intermediater.

Scope

Dette emnet tar for seg hvordan aminogrupper fjernes og samles, primært av aminotransferaser og glutamatdehydrogenase, og hvordan de gjenværende karbonskjelettene ledes inn i sentral metabolisme. Det behandler den degraderende siden av aminosyremetabolismen; syntese er dekket i et søsteremne og nitrogenfjerning i ureasyklus- og nitrogeneemnene.

Core questions

• Hvordan skilles aminogruppen fra resten av aminosyren?
• Hvordan ledes det samlete nitrogenet mot fjerning?
• Hvilke sentrale metabolitter mater karbonskjelettene inn i?

Key concepts

• Transaminering
• Aminotransferaser (transaminaser) og pyridoksalfosfat
• Glutamat som sentral nitrogenbærer
• Oksidativ deaminering ved glutamatdehydrogenase
• Glukogene kontra ketogene aminosyrer
• Katabolisme av forgrenede aminosyrer

Mechanisms

Ved transaminering overfører en aminotransferase alfa-aminogruppen fra en aminosyre til alfa-ketoglutarat og produserer glutamat og den tilsvarende ketosyren; reaksjonen er avhengig av en pyridoksalfosfatkofaktor som transporterer aminogruppen via et Schiff-base-intermediat. Dette kanaliserer nitrogen fra mange aminosyrer over på glutamat. Glutamat kan deretter gjennomgå oksidativ deaminering ved glutamatdehydrogenase, som regenererer alfa-ketoglutarat og frigjør ammoniakk for fjerning. De deaminerte karbonskjelettene klassifiseres som glukogene, når de gir pyruvat eller sitronsyresyklusintermediater som kan danne glukose, eller ketogene, når de gir acetyl-CoA eller acetoacetat; noen aminosyrer er begge deler. Aspartat- og alaninaminotransferaser er klinisk kjente fordi lekkasje av disse til blodet markerer vevsskade.

Clinical relevance

Serumaminotransferaseaktiviteter, som alanin- og aspartataminotransferase, er mye målte indikatorer for vevs- og særlig leverskade, og det katabole skjebnen til aminosyrene danner grunnlaget for hvordan proteiner bidrar til energi og glukoseforsyning. Dette emnet forklarer den underliggende biokjemien og er ikke grunnlag for individuell diagnostikk eller behandling.

Evidence & guidelines

Reaksjonene som beskrives her, er etablert enzymologi konsolidert i standard biokjemilæreverk og oversiktsartikler; dette er referansemateriale snarere enn et klinisk retningslinjedomene.

History

Transaminering ble karakterisert på 1930-tallet av Alexander Braunstein og medarbeidere, og rollen til pyridoksalfosfat som kofaktor for aminotransferaser ble avklart gjennom midtre tyvende århundres arbeid av Esmond Snell og andre, noe som etablerte transaminering som det sentrale inngangssteget i nedbrytningen av aminosyrer.

Key figures

• Alexander Braunstein
• Esmond Snell
• Hans Krebs

Seminal works

• wu-2009

Frequently asked questions

Hvorfor er transaminering vanligvis det første trinnet i nedbrytningen av en aminosyre?

Det skiller nitrogenbærende aminogruppe fra karbonskjelettet ved å overføre den til en ketosyre, slik at cellen kan kvitte seg med nitrogenet og gjenbruke karbonet uavhengig av hverandre.

Hva er forskjellen mellom glukogene og ketogene aminosyrer?

Glukogene aminosyrer brytes ned til intermediater som kan omdannes til glukose, mens ketogene aminosyrer gir acetyl-CoA eller ketonlegemforløpere; noen aminosyrer er begge deler.