2. Аминотрансферазы и их коферменты

Катализируют обратимые реакции трансаминирования

Локализация: цитозоль и митохондрии (тканеспецифичные изоферменты).

Активность особенно высока в печени, сердце, мышцах, почках, мозге.

Субстратная специфичность: каждая аминотрансфераза обычно работает с определённой парой «аминокислота – α-кетокислота». Однако наиболее универсальными являются АЛТ и АСТ.

1. Аланинаминотрансфераза (АЛТ, АлАТ):

   • преимущественно цитозольный фермент;

   • максимальная концентрация — в гепатоцитах (клетках печени);

   • в меньших количествах — в почках, миокарде, скелетных мышцах, поджелудочной железе;

   • служит специфическим маркером повреждения печени.

2. Аспартатаминотрансфераза (АСТ, АсАТ):

   • имеет двойную локализацию: цитозольную и митохондриальную формы;

   • высокая активность — в печени, миокарде, скелетной мускулатуре, почках, эритроцитах;

   • менее специфична для патологии печени, но важна для диагностики поражений сердца и мышц.

Кофермент

Для работы обеих аминотрансфераз необходим пиридоксальфосфат — активная форма витамина B₆. Его дефицит может снижать активность ферментов.

Механизм (упрощённо):

1. Аминогруппа аминокислоты связывается с пиридоксальфосфатом, вытесняя лизин фермента → образуется пиридоксаминфосфат и α-кетокислота.

2. Пиридоксаминфосфат переносит аминогруппу на другую α-кетокислоту → образуется новая аминокислота и регенерируется пиридоксальфосфат.

Роль витамина B₆: при его дефиците (или при действии ингибиторов, например, изониазида) активность трансаминаз снижается, нарушается обмен аминокислот.

3. Биологическое значение реакций трансаминирования

1. Синтез заменимых аминокислот

   • Организм может синтезировать заменимые аминокислоты из соответствующих α-кетокислот (которые являются промежуточными продуктами углеводного обмена, ЦТК).

   • Пример: пируват + NH₃ (через глутамат) → аланин.

2. Связь между обменом аминокислот и углеводным/липидным обменом

   • α-Кетокислоты (пируват, оксалоацетат, α-кетоглутарат, фумарат, сукцинил-КоА) являются метаболитами ЦТК и гликолиза → углеродные скелеты аминокислот могут быть использованы для глюконеогенеза, образования кетоновых тел или окисления в ЦТК.

3. Обезвреживание аммиака (косвенно) и транспорт аминогрупп

   • Трансаминирование позволяет собирать аминогруппы от разных аминокислот в глутамат (через α-кетоглутарат).

   • Глутамат затем подвергается окислительному дезаминированию (глутаматдегидрогеназа) с образованием NH₃, который обезвреживается в печени (цикл мочевины).

   • Также глутамин и аланин служат транспортными формами аммиака из периферических тканей в печень.

4. Регуляция пула аминокислот – поддержание динамического равновесия между свободными аминокислотами и α-кетокислотами.

4. Роль α-кетоглутарата

α-Кетоглутарат – центральный акцептор аминогрупп в тканях. Принимая аминогруппу, он превращается в глутамат, который способен передавать эту группу любой α-кетокислоте с образованием другой аминокислоты.

Таким образом, α-кетоглутарат собирает аминогруппы от многих аминокислот и направляя их либо на синтез других аминокислот, либо на образование NH₃.

Связь с циклом Кребса – α-кетоглутарат является метаболитом ЦТК, поэтому трансаминирование напрямую связывает аминокислотный обмен с энергетикой клетки.

Непрямое дезаминирование – сочетание реакции трансаминирования и окислительного дезаминирования. Так как возможности окислительного дезаминирования большинства аминокислот очень малы, вначале они вступает в реакцию трансаминирования с α - кетоглютаровой кислотой. Образовавшаяся при этом глютаминовая кислота в дальнейшем активно подвергается окислительному дезаминированию под действием глютаматдегидрогеназы – высоко активного митохондриального фермента.

Этап 1. Трансаминирование (с участием α-кетоглутарата)

(перенос NH2-группы с аминокислоты на а-кетоглутарат с образованием глутамата)

Аминокислота₁ + α-кетоглутарат ⇄ α-кетокислота₁ + глутамат (Фермент: аминотрансфераза, кофермент пиридоксальфосфат, витамин B₆).

Этап 2. Окислительное дезаминирование глутамата (глутаматдегидрогеназа)

(отщепление NH2-группы от глутамата с образованием иминоглутарата, от которого спонтанно отщепляется аммиак).

Глутамат + H₂O + НАД⁺ → α-кетоглутарат + NH₃ + НАДН + H⁺

Суммарно: аминокислота₁ + H₂O + НАД⁺ → α-кетокислота₁ + NH₃ + НАДН + H⁺.

Значение непрямого дезаминирования:

• Около 80% аминокислот катаболизируется этим путём.

• α-Кетоглутарат регенерируется, служит «аминным мостом».

• Образовавшийся НАДН окисляется в дыхательной цепи → АТФ.