АМИНОТРАНСФЕРАЗЫ
АМИНОТРАНСФЕРАЗЫ (синоним трансаминазы; устаревшее название аминоферазы) — ферменты из класса трансфераз, катализирующие реакцию трансаминирования, то есть перенос аминогруппы (—NH2) и атома водорода от одной молекулы субстрата к другой; играют важную роль в азотистом обмене. Общая схема реакции:
Реакция протекает без промежуточного образования аммиака. Ферментативное трансаминирование было открыто в 1937 году А. Е. Браунштейном и М. Г. Крицман, которые показали, что препараты из грудной мышцы голубя катализируют обратимую реакцию образования глутаминовой кислоты (см.) и α-кетокислоты (см. Кетокислоты) из α-кетоглутарата и различных аминокислот.
Аминотрансферазы обнаружены во всех исследованных тканях растений и животных и в клетках микроорганизмов. Известно около 50 аминотрансферазы, которые действуют избирательно на природные α-аминокислоты и многие β-, γ- и δ-аминокислоты. Наиболее активные и самые распространенные аминотрансферазы используют глутаминовую и α-кетоглутаровую кислоты в качестве одной из донорно-акцепторных пар; остальные аминокислоты трансаминируются менее активными аминотрансферазами, обычно проявляющими групповую специфичность (см. Ферменты) к нескольким субстратам сходного строения, например к аминокислотам с разветвленной цепью или ароматическим аминокислотам. В органах высших животных (мышцы, сердце, печень) наиболее активны аспартат-кетоглутарат-аминотрапсферазы и аланин-кетоглутаратамино-трансферазы.
Все очищенные аминотрансферазы, выделенные из тканей животных, высших растений и многих микроорганизмов, стерео-специфичны. Они катализируют, как правило, трансаминирование аминокислот (см.) только L-ряда. Однако известны аминотрансферазы некоторых бактерий, которые действуют только на D-аминокислоты и не действуют на их L-изомеры.
Донорами аминогрупп служат не только α-аминокислоты. Так, в тканях животных и у микроорганизмов обнаружены аминотрансферазы, осуществляющие трансаминирование β-аланина, γ-аминомасляной и некоторых других аминокислот с α-кетоглутаровой (реже с пировиноградной) кислотой. Одним из основных путей метаболизма γ-аминомасляной кислоты в мозге является ее трансаминирование с α-кетоглутаратом, в результате чего образуется глутамат и янтарный полуальдегид (аналогичная реакция имеет место у бактерий). δ-Аминогруппа орнитина и аминолевулиновой кислоты также может переноситься аминотрасферазы на кетокислоты. Глутамин и аспарагин реагируют (при участии аминотрасферазы) с различными кетокислотами с образованием соответствующих аминокислот и амидов (см.) кетоглутаровой и щавелево-уксусной кислот.
За немногими исключениями аминотрасферазы имеют широкий рН-оптимум с максимумом в области 8—9. Коферментами аминотрасферазы являются производные витамина В6 — пиридоксальфосфат и пиридоксаминфосфат. Согласно теории А. Е. Браунштейна и М. М. Шемякина, аминокислоты реагируют с пиридоксальфосфатом (соединенным с белковой частью молекулы А.) с образованием промежуточных альдиминов пиридоксальфосфата (оснований Шиффа) и таутомерных им кетпмпнов пиридоксаминфосфата:
Образовавшийся таким образом кетимин затем гидролизуется с освобождением кетокислоты. соответствующей исходной аминокислоте, и пиридоксаминфосфата:
Далее пиридоксаминфосфат взаимодействует с другой кетокислотой, и все стадии реакции повторяются, протекая в обратном направлении. В результате образуется исходная форма протеида пиридоксальфосфата и новая аминокислота. Суммируя, получаем: фермент-пиридоксальфосфат + аминокислота1ферментпиридоксаминфосфат + кетокислота1 фермент-пиридоксаминфосфат + кетокислота2 фермент-пиридоксальфосфат + аминокислота2.
Спектральные исследования аминотрасферазы показали, что пиридоксальфосфат, связанный с белком,существует не в виде свободного альдегида, а в виде основания Шиффа (см. Шиффа основание).
Образование основания Шиффа между пиридоксальфосфатом и апоферментом объясняет тот факт, что пиридоксальфосфат труднее диссоциирует от аминотрасферазы, чем пиридоксаминфосфат.
Аминотрасферазы участвуют в следующих превращениях: образование аминокислот из кетокислот и обратное превращение (окислительный распад аминокислот); биосинтез γ-аминомасляной кислоты, мочевины, пуриновых и пиримидиновых оснований, порфиринов, флавинов, птеридинов, кобаламина.
Обратимое образование аланина, аспартата и глутамата из соответствующих кетокислот является важным звеном, непосредственно связывающим обмен углеводов с обменом аминокислот.
Аминотрасферазы играют основную роль в азотистом обмене (см.). Окислительное дезаминирование аминокислот (за исключением глутамата) в животном организме осуществляется через реакции трансаминирования с учетом ос-кетоглутаровой кислоты в качестве переносчика аминогрупп. Сначала аминокислоты трансаминируются с кетоглутаровой кислотой. Образующаяся при этом глутаминовая кислота дезаминируется под действием глутаматдегидрогеназы с образованием свободного аммиака и освобождением кетоглутаровой кислоты. Обратимость описанных реакций обеспечивает возможность синтеза аминокислот из аммиака и кетокислот путем непрямого аминирования последних. После перехода азота глутаминовой кислоты в аспарагиновую кислоту под действием аминотрасферазы азот аспартата используется в различных процессах биосинтеза, диссимилируется в других ферментативных превращениях до конечных азотистых продуктов (аммиак, мочевина, мочевая кислота). Определение активности аминотрасферазы в крови и других биологических жидкостях имеет определенное диагностическое значение. Так, содержание аминотрасферазы в плазме крови больных резко возрастает при некоторых патологических состояниях, в частности сопровождающихся деструктивными процессами в паренхиматозных органах. Так, например, содержание аминотрасферазы (и в первую очередь аспарат-кетоглутарат-аминотрансферазы) в плазме крови больного увеличивается многократно при инфаркте миокарда, достигая максимума на вторые и третьи сутки. Это позволяет проводить дифференциальный диагноз (в частности, от приступа стенокардии, при котором активность аминотрасферазы в плазме не повышается). Аналогичным образом при вирусном гепатите из пораженных клеток печени в плазму крови поступает большое количество аминотрасферазы, в особенности аланин-кетоглутарат-аминотрансферазы, чего не наблюдается при иных формах желтухи (например, обструкционной). При вирусном гепатите и других поражениях паренхимы печени определение аминотрасферазы в плазме крови имеет не только диагностическое, но и прогностическое значение.
См. также Трансферазы.
Библиография: Молекулярные основы действия и торможения ферментов, Труды 5-го Международного биохим. конгресса, Симпозиум 4, М., 1962; Guirard В. М. а. Snell Е. Е. Vitamin B6 function in trans-amination and decarboxylation reactions, Cpmprehens. Biochem., v. 15, p. 138, 1964, bibliogr.
Г. А. Кочетов.