Transaminácia

Transaminácia je chemická reakcia, pri ktorej dochádza k presunu aminoskupiny na ketokyselinu, čím vzniká nová aminokyselina. Vďaka transaminačným reakciám dochádza k deaminácii väčšiny aminokyselín.^[1] Je to jedna z hlavných degradačných dráh, ktorá premieňa esenciálne aminokyseliny na neesenciálne aminokyseliny (aminokyseliny, ktoré môžu byť organizmom syntetizované de novo).

Prenos aminoskupiny medzi aminokyselinou a alfa-ketokyselinou

Transamináciu v biochémii vykonávajú enzýmy známe ako transaminázy alebo aminotransferázy. Hlavným akceptorom aminoskupiny je α-ketoglutarát, z ktorého vzniká glutamát:^[1]

aminokyselina + α-ketoglutarát ↔ α-ketokyselina + glutamát

Aminoskupina glutamátu sa potom presúva na oxalacetát v druhej transaminačnej reakcii, čím vzniká aspartát:^[1]

glutamát + oxalacetát ↔ α-ketoglutarát + aspartát

Mechanizmus reakcie

Transaminácia katalyzovaná aminotransferázami prebieha v dvoch krokoch. V prvom kroku sa α-aminoskupina prenesie na enzým, čím vzniká príslušná α-ketokyselina a amínovaný enzým. V druhom kroku sa aminoskupina prenesie na akceptorovú ketokyselinu, čím vzniká aminokyselina a obnoví sa pôvodný enzým.^[1] Chiralita aminokyseliny sa určuje počas transaminácie. Aby mohla táto reakcia prebehnúť, aminotransferázy vyžadujú prítomnosť koenzýmu s aldehydovou skupinou, pyridoxal-5'-fosfátu (PLP), derivátu pyridoxínu (vitamínu B₆).^[1] Počas reakcie sa PLP mení na pyridoxamín-5'-fosfát (PMP), čo umožňuje väzbu aminoskupiny. PLP je kovalentne naviazaný na enzým v podobe Schiffovej bázy, ktorá vzniká kondenzáciou aldehydovej skupiny s ε-aminoskupinou lyzínu v enzýme.^[1]

Ping-pongový mechanizmus PLP dependentných enzýmov, ktoré katalyzujú transamináciu.^[1] Aminotransferázová reakcia prebieha v štádiách, ktoré sa skladajú z troch krokov: transaminácie, tautomerizácie a hydrolýzy. V prvom kroku sa α-aminoskupina aminokyseliny prenesie na PLP za vzniku α-ketokyseliny a PMP. V druhom štádiu reakcie sa aminoskupina prenesie z PMP na inú α-ketokyselinu za vzniku PLP a novej α-aminokyseliny.

Produkt transaminačnej reakcie závisí na dostupných α-ketokyselinách. Zvyčajne sa tvoria alanín (z pyruvátu), aspartát (z oxalacetátu) alebo glutamát (z α-ketoglutarátu), keďže príslušné α-ketokyseliny sa tvoria v metabolizme.

Alternatívny mechanizmus

Druhým typom transaminačnej reakcie je nukleofilná substitúcia amínu alebo amidového iónu na amín alebo amónnu soľ.^[2] Napríklad pri ataku primárneho amidového aniónu na primárny amín vznikajú sekundárne amínu:

RNH₂ + R'NH⁻ → RR'NH + NH₂⁻

Symetrické sekundárne amíny sa dajú pripraviť pomocou Raneyho nikla (2RNH₂ → R₂NH + NH₃). Kvartérne amónne soli môžu byť dealkylované etanolamínom:

R₄N⁺ + NH₂CH₂CH₂OH → R₃N + RN⁺H₂CH₂CH₂OH

Aminonaftalény takisto podstupujú transamináciu.^[3]

Druhy aminotransferáz

Transaminácia je katalyzovaná niekoľkými druhmi aminotransferáz. Tie môžu byť špecifické pre konkrétne aminokyseliny, alebo môžu prijímať ako substrát skupinu chemicky podobných aminokyselín. Druhý typy sa aplikuje na rozvetvené aminokyseliny, teda leucín, izoleucín a valín. Dve bežné aminotransferázy sú alanínaminotransferáza (ALT) a aspartátaminotransferáza (AST).