Aminosyrekatabolism och transaminering

Aminosyrekatabolism är de reaktionsvägar som bryter ned aminosyror när de är i överskott i förhållande till behoven eller när proteiner omsätts. Det första gemensamma steget för de flesta aminosyror är transaminering — överföringen av aminogruppen till en ketosyra — vilket separerar kvävet från kolskelettet så att vart och ett kan hanteras oberoende.

Definition

Aminosyrekatabolism är nedbrytningen av aminosyror, inledande med avlägsnandet av alfa-aminogruppen (vanligen via transaminering) och dess efterföljande frisättning som ammoniak, följt av omvandlingen av kolskelettet till glukogena eller ketogena intermediat.

Scope

Detta avsnitt behandlar hur aminogrupper avlägsnas och samlas in, framför allt av aminotransferaser och glutamatdehydrogenas, och hur de kvarvarande kolskeletten slussas in i den centrala metabolismen. Det behandlar den degradativa sidan av aminosyremetabolismen; syntes täcks i ett systeravsnitt och kväveavsöndring i avsnitten om ureacykeln och kväve.

Core questions

• Hur separeras aminogruppen från resten av aminosyran?
• Hur kanaliseras det insamlade kvävet mot bortskaffande?
• I vilka centrala metaboliter matas kolskeletten in?

Key concepts

• Transaminering
• Aminotransferaser (transaminas) och pyridoxalfosfat
• Glutamat som central kvärebärare
• Oxidativ deaminering av glutamatdehydrogenas
• Glukogena kontra ketogena aminosyror
• Katabolism av grenade aminosyror

Mechanisms

Vid transaminering överför en aminotransferas alfa-aminogruppen från en aminosyra till alfa-ketoglutarat, vilket producerar glutamat och motsvarande ketosyra; reaktionen är beroende av en pyridoxalfosfat-kofaktor som transporterar aminogruppen via ett Schiff-bas-intermediat. Detta kanaliserar kväve från många aminosyror till glutamat. Glutamat kan sedan genomgå oxidativ deaminering av glutamatdehydrogenas, vilket regenererar alfa-ketoglutarat och frigör ammoniak för bortskaffande. De deaminerade kolskeletten klassificeras som glukogena, när de ger pyruvat eller citronsyracykel-intermediat som kan bilda glukos, eller ketogena, när de ger acetyl-CoA eller acetoacetat; vissa aminosyror är båda. Aspartat- och alaninaminotransferaser är kliniskt välkända eftersom deras läckage till blodet indikerar vävnads- och framför allt leverskada.

Clinical relevance

Serumaminotransferasaktiviteter, såsom alanin- och aspartataminotransferas, är allmänt använda indikatorer på vävnads- och framför allt leverskada, och det kataboliska ödet för aminosyror ligger till grund för hur proteiner bidrar till energi- och glukosförsörjning. Detta avsnitt förklarar den underliggande biokemi och utgör inte underlag för individuell diagnostik eller behandling.

Evidence & guidelines

De reaktioner som beskrivs här är etablerad enzymologi konsoliderad i standardverk och översikter inom biokemi; detta är referensmaterial snarare än ett kliniskt riktlinjeområde.

History

Transaminering karaktäriserades under 1930-talet av Alexander Braunstein och medarbetare, och pyridoxalfosfatets roll som kofaktor för aminotransferaser klarlades genom mitten av nittonhundratalets arbete av Esmond Snell och andra, vilket etablerade transaminering som det centrala insteget i aminosyrederadation.

Key figures

• Alexander Braunstein
• Esmond Snell
• Hans Krebs

Seminal works

• wu-2009

Frequently asked questions

Varför är transaminering vanligen det första steget vid nedbrytning av en aminosyra?

Det separerar tydligt den kvärebärande aminogruppen från kolskelettet genom att överföra den till en ketosyra, så att cellen kan göra sig av med kvävet och återanvända kolet oberoende av varandra.

Vad är skillnaden mellan glukogena och ketogena aminosyror?

Glukogena aminosyror bryts ned till intermediat som kan omvandlas till glukos, medan ketogena aminosyror ger acetyl-CoA eller ketonkroppsprekursorer; vissa aminosyror är båda.