Gli amminoacidi, derivati in gran parte dalla degradazione delle proteine della dieta o intracellulari, sono l'ultima classe di biomolecole la cui ossidazione fornisce il contributo per la generazione di energia metabolica nella cellula. Negli animali, gli amminoacidi possono subire la degradazione ossidativa in tre diverse situazioni metaboliche: (1) durante la sintesi e degradazione delle proteine cellulari, alcuni amminoacidi rilasciati possono essere degradati ossidativamente, e non sono necessari alla sintesi di altre proteine; (2) quando una dieta è ricca di proteine; (3) nel digiuno prolungato o nel diabete mellito, quando i carboidrati non sono disponibili o non sono utilizzati in modo adeguato.
Transamminazioni
Il catabolismo della maggior parte degli L-amminoacidi liberi inizia con il distacco del gruppo α-amminico, in una reazione catalizzata da enzimi definiti transamminasi o amminotransferasi. Nel corso di queste transamminazioni, il gruppo amminico α (staccato dall'amminoacido) viene trasferito all'atomo di carbonio α dell'α-chetoglutarato, generando contemporaneamente l'α-chetoacido corrispondente dell'amminoacido.
α-chetoglutarato + L-amminoacido <--(transamminasi)-PLP--> L-glutammato + α-chetoacido
Contrariamente a quanto si possa pensare, in queste reazioni non c'è una deamminazione netta, ovvero non c'è perdita di gruppi amminici, perchè si verificano contemporaneamente la amminazione dell'α-chetoglutarato e la deamminazione dell'α-amminoacido.
Lo scopo delle transamminazioni è quello di raccogliere il gruppo amminico derivante da molti tipi di amminoacidi in un unico composto, ovvero L-glutammato. Questo amminoacido a sua volta incanalerà i gruppi amminici sia nelle vie biosintetiche, sia nella sequenza finale di reazioni in cui si formano i prodotti azotati da eliminare.
Le cellule contengono diverse transamminasi, molte delle quali sono specifiche per l'α-chetoglutarato come accettore del gruppo amminico. Le transamminasi differiscono nella specificità per l'altro substrato, ovvero l'L-amminoacido che deve donare il gruppo amminico; in tal caso il nome dell'enzima deriverà dal nome dell'amminoacido donatore (per esempio alanina amminotransferasi, aspartato amminotransferasi). Le transamminazioni sono reazioni reversibili.
L'alanina amminotransferasi (ALT o glutammato-piruvato transamminasi o GPT) e l'aspartato amminotransferasi (AST o glutammato-ossalacetato amminotransferasi o GOT) sono utili nel rilevare danni cardiaci o epatici causati da attacchi di cuore, intossicazioni da farmaci o infezioni.
Dopo un attacco di cuore, tali enzimi escono dalle cellule cardiache danneggiate nel sangue circolante. Valutando la concentrazione plasmatica di questi enzimi mediante i test SGPT e SGOT, e quella di un altro enzima cardiaco, la creatina chinasi (test SCK), si ottengono informazioni sulla gravità del danno cardiaco. Mentre la creatina chinasi compare per prima nel test, ma scompare altrettanto velocemente, le GOT e GPT compaiono più tardivamente; anche la lattato deidrogenasi è rilasciata in seguito ad ischemia del muscolo cardiaco.
Le transamminasi hanno tutte lo stesso tipo di gruppo prostetico, il piridossal fosfato (PLP), la forma coenzimatica della vitamina B6. Il ruolo del PLP è quello di agire da trasportatore di gruppi amminici a livello del sito attivo delle amminotransferasi.
Il PLP va incontro a trasformazioni reversibili tra la sua forma aldeidica (PLP), accettrice di gruppi amminici, e la forma amminata (piridossammina fosfato), che li dona ad un α-chetoacido.
Il PLP è coinvolto anche in reazioni a livello degli atomi di carbonio α, β e γ (C2, C3 e C4) degli amminoacidi.
Le reazioni riguardanti il C α comprendono racemizzazioni, decarbossilazioni ed ovviamente transamminazioni. Uno dei legami del C α viene rotto per sottrazione di un protone o di un gruppo carbossilico, formando un intermedio instabile per la presenza di una coppia di elettroni non condivisa sul C α; il PLP delocalizza la carica negativa sul carbanione e lo stabilizza.
La tappa della glutammato deidrogenasi è descritta in questo post.
La tappa della glutammina sintetasi è descritta in questo post.
Il ciclo glucosio-alanina è descritta in questo post.
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