Ամինաթթուների տրանսամինացումը ամինաթթուների ելակետային նյութից դեպի կետո թթու միջմոլեկուլային տեղափոխման գործընթաց է՝ առանց ամոնիակի առաջացման։ Եկեք ավելի մանրամասն քննարկենք այս ռեակցիայի առանձնահատկությունները, ինչպես նաև դրա կենսաբանական նշանակությունը։
Հայտնաբերման պատմություն
Ամինաթթուների տրանսամինացման ռեակցիան հայտնաբերել են խորհրդային քիմիկոսներ Կրիցմանը և Բրեյնշտեյնը 1927 թվականին։ Գիտնականներն աշխատել են մկանային հյուսվածքում գլուտամինաթթվի դեամինացիայի գործընթացի վրա և պարզել են, որ մկանային հյուսվածքի համասեռացմանը պիրուվիկ և գլուտամինաթթուներ ավելացնելով, առաջանում են ալանին և α-կետօղլուտարաթթու: Հայտնագործության յուրահատկությունն այն էր, որ գործընթացը չի ուղեկցվել ամոնիակի առաջացմամբ։ Փորձերի ընթացքում նրանց հաջողվել է պարզել, որ ամինաթթուների տրանսամինացումը շրջելի գործընթաց է։
Երբ ռեակցիաները շարունակվում էին, որպես կատալիզատորներ օգտագործվում էին հատուկ ֆերմենտներ, որոնք կոչվում էին ամինոֆերազներ (տրանսմամինազներ):
Գործընթացի առանձնահատկությունները
Տրանսամինացման մեջ ներգրավված ամինաթթուները կարող են լինել մոնոկարբոքսիլային միացություններ: Լաբորատոր հետազոտություններում պարզվել է, որ տրանսամինացիանասպարագինը և գլուտամինը keto թթուներով հանդիպում են կենդանիների հյուսվածքներում:
Ակտիվորեն մասնակցում է ամինո խմբի տեղափոխմանը պիրիդոքսալ ֆոսֆատը, որը տրանսամինազների կոֆերմենտ է: Փոխազդեցության գործընթացում դրանից առաջանում է պիրիդոքսամին ֆոսֆատ։ Ֆերմենտները գործում են որպես այս գործընթացի կատալիզատոր՝ օքսիդազ, պիրիդոքամինազ:
Ռեակցիայի մեխանիզմ
Ամինաթթուների տրանսամինացիան բացատրել են խորհրդային գիտնականներ Շեմյակինը և Բրաունշտեյնը։ Բոլոր տրանսամինազներն ունեն պիրիդոքսալ ֆոսֆատ կոենզիմ: Փոխանցման ռեակցիաները, որոնք այն արագանում են, մեխանիզմներով նման են: Գործընթացն ընթանում է երկու փուլով. Նախ, պիրիդոքսալ ֆոսֆատը ամինաթթուից վերցնում է ֆունկցիոնալ խումբ, որի արդյունքում ձևավորվում են keto թթու և պիրիդոքսամին ֆոսֆատ: Երկրորդ փուլում այն փոխազդում է α-կետո թթվի հետ, որպես վերջնական արգասիք ձևավորվում է պիրիդոքսալ ֆոսֆատ՝ համապատասխան keto թթու։ Նման փոխազդեցության դեպքում պիրիդոքսալ ֆոսֆատը ամինախմբի կրողն է:
Ամինաթթուների տրանսամինացիան այս մեխանիզմով հաստատվել է սպեկտրային վերլուծության մեթոդներով։ Ներկայումս կենդանի էակների մեջ նման մեխանիզմի առկայության նոր ապացույցներ կան։
Արժեք փոխանակման գործընթացներում
Ի՞նչ դեր է խաղում ամինաթթուների տրանսամինացումը: Այս գործընթացի արժեքը բավականին մեծ է։ Այս ռեակցիաները տարածված են բույսերի և միկրոօրգանիզմների, կենդանիների հյուսվածքներում՝ քիմիական, ֆիզիկական,կենսաբանական գործոններ, բացարձակ ստերեոքիմիական առանձնահատկություն՝ կապված D- և L-ամինաթթուների հետ:
Ամինաթթուների տրանսամինացիայի կենսաբանական նշանակությունը վերլուծվել է բազմաթիվ գիտնականների կողմից։ Այն դարձել է նյութափոխանակության ամինաթթուների պրոցեսների մանրամասն ուսումնասիրության առարկա։ Հետազոտության ընթացքում վարկած է առաջ քաշվել տրանսդեամինացիայի միջոցով ամինաթթուների տրանսամինացիայի գործընթացի հնարավորության մասին։ Էյլերը հայտնաբերել է, որ կենդանական հյուսվածքներում միայն L-գլուտամինաթթուն է ամինաթթուներից դեամինացված բարձր արագությամբ, գործընթացը կատալիզացվում է գլյուտամատդեհիդրոգենազով:
Գլուտամինաթթվի դեզամինացման և տրանսամինացման գործընթացները շրջելի ռեակցիաներ են։
Կլինիկական նշանակություն
Ինչպե՞ս է օգտագործվում ամինաթթուների տրանսամինացումը: Այս գործընթացի կենսաբանական նշանակությունը կլինիկական փորձարկումների անցկացման հնարավորության մեջ է։ Օրինակ՝ առողջ մարդու արյան շիճուկն ունի 15-ից 20 միավոր տրանսամինազներ։ Օրգանական հյուսվածքի վնասվածքների դեպքում նկատվում է բջիջների քայքայում, ինչը հանգեցնում է ախտահարումից արյան մեջ տրանսամինազների արտազատմանը։
Սրտամկանի ինֆարկտի դեպքում բառացիորեն 3 ժամ հետո ասպարտատամինատրանսֆերազի մակարդակը բարձրանում է մինչև 500 միավոր։
Ինչպե՞ս է օգտագործվում ամինաթթուների տրանսամինացումը: Կենսաքիմիան ներառում է տրանսամինազային թեստ, որի արդյունքներով հիվանդի մոտ ախտորոշվում է, և ընտրվում են հայտնաբերված հիվանդության բուժման արդյունավետ մեթոդներ։
Հատուկ փաթեթներ օգտագործվում են ախտորոշիչ նպատակներով հիվանդությունների կլինիկայումքիմիական նյութեր լակտատդեհիդրոգենազի, կրեատինկինազի, տրանսամինազային ակտիվության արագ հայտնաբերման համար։
Հիպերտրանսամինազեմիա նկատվում է երիկամների, լյարդի, ենթաստամոքսային գեղձի հիվանդությունների, ինչպես նաև ածխածնի տետրաքլորիդային սուր թունավորման դեպքում։
Ամինաթթուների տրանսամինացումը և դեամինացումը կիրառվում են ժամանակակից ախտորոշման մեջ՝ լյարդի սուր վարակները հայտնաբերելու համար: Դա պայմանավորված է լյարդի որոշ խնդիրների դեպքում ալանին ամինոտրանսֆերազի կտրուկ աճով:
Տրանսամինացիայի մասնակիցներ
Այս գործընթացում առանձնահատուկ դեր ունի Գլուտամինաթթուն: Բուսական և կենդանիների հյուսվածքներում լայն տարածումը, ամինաթթուների ստերեոքիմիական առանձնահատկությունը և կատալիտիկ ակտիվությունը տրանսամինազները դարձրել են հետազոտական լաբորատորիաներում ուսումնասիրության առարկա: Բոլոր բնական ամինաթթուները (բացի մեթիոնինից) փոխազդում են α-կետոգլուտարաթթվի հետ տրանսամինացիայի ժամանակ, ինչի արդյունքում առաջանում են keto- և glutamic թթուներ: Այն ենթարկվում է դեամինացման՝ գլյուտամատդեհիդրոգենազի ազդեցության ներքո։
Օքսիդատիվ դեամինացիայի տարբերակներ
Այս գործընթացի ուղղակի և անուղղակի տեսակներ կան: Ուղղակի դեամինացումը ներառում է մեկ ֆերմենտի օգտագործումը որպես կատալիզատոր, ռեակցիայի արտադրանքը keto թթու և ամոնիակ է: Այս գործընթացը կարող է ընթանալ աերոբ եղանակով՝ ենթադրելով թթվածնի առկայություն, կամ անաէրոբ եղանակով (առանց թթվածնի մոլեկուլների):
Օքսիդատիվ դեամինացիայի առանձնահատկությունները
Ամինաթթուների D-օքսիդազները գործում են որպես աերոբ գործընթացի կատալիզատորներ, իսկ L-ամինաթթուների օքսիդազները կգործեն որպես կոֆերմենտներ: Այս նյութերը առկա են մարդու մարմնում, սակայն դրանք ցուցաբերում են նվազագույն ակտիվություն։
Օքսիդատիվ դեամինացիայի անաէրոբ տարբերակը հնարավոր է գլուտամինաթթվի համար, գլուտամատդեհիդրոգենազը հանդես է գալիս որպես կատալիզատոր: Այս ֆերմենտը առկա է բոլոր կենդանի օրգանիզմների միտոքոնդրիայում:
Անուղղակի օքսիդատիվ դեամինացիայի ժամանակ առանձնանում են երկու փուլ. Նախ, ամինախումբը սկզբնական մոլեկուլից տեղափոխվում է keto միացություն, ձևավորվում է նոր keto և ամինաթթուներ: Ավելին, կետոսկելետոնը կատաբոլիզացվում է հատուկ ձևերով, մասնակցում է եռաքարբոքսիլաթթվի ցիկլին և հյուսվածքների շնչառությանը, իսկ վերջնական արտադրանքը կլինի ջուրը և ածխաթթու գազը: Սովի դեպքում գլյուկոգեն ամինաթթուների ածխածնային կմախքը կօգտագործվի գլյուկոնեոգենեզում գլյուկոզայի մոլեկուլներ ձևավորելու համար։
Երկրորդ փուլը ներառում է ամինախմբի վերացում դեզամինացիայի միջոցով: Մարդու մարմնում նմանատիպ գործընթաց հնարավոր է միայն գլուտամինաթթվի համար: Այս փոխազդեցության արդյունքում առաջանում են α-կետօղլուտարաթթու և ամոնիակ։
Եզրակացություն
Ասպարտատամինատրանսֆերազի և ալանինամինատրանսֆերազի տրանսամինացիայի երկու ֆերմենտների ակտիվության որոշումը կիրառություն է գտել բժշկության մեջ։ Այս ֆերմենտները կարող են շրջելիորեն փոխազդել α-կետօղլուտարաթթվի հետ՝ ամինաթթուներից դրան փոխանցելով ֆունկցիոնալ ամինային խմբեր,ձևավորելով keto միացություններ և գլուտամինաթթու: Չնայած այն հանգամանքին, որ այս ֆերմենտների ակտիվությունը մեծանում է սրտամկանի և լյարդի հիվանդությունների դեպքում, արյան շիճուկում առավելագույն ակտիվություն է նկատվում ՀՍՏ-ի, իսկ ALT-ի համար՝ հեպատիտի դեպքում:
Ամինաթթուներն անփոխարինելի են սպիտակուցի մոլեկուլների սինթեզում, ինչպես նաև բազմաթիվ այլ ակտիվ կենսաբանական միացությունների ձևավորման համար, որոնք կարող են կարգավորել օրգանիզմում նյութափոխանակության գործընթացները՝ հորմոններ, նյարդային հաղորդիչներ: Բացի այդ, նրանք ազոտի ատոմների դոնորներ են ոչ սպիտակուցային ազոտ պարունակող նյութերի, այդ թվում՝ խոլինի, կրեատինի սինթեզում։
Ամինաթթուների կետաբոլիզմը կարող է օգտագործվել որպես էներգիայի աղբյուր ադենոզին տրիֆոսֆորաթթվի սինթեզի համար: Ամինաթթուների էներգետիկ ֆունկցիան առանձնահատուկ նշանակություն ունի սովի գործընթացում, ինչպես նաև շաքարային դիաբետի դեպքում: Ամինաթթուների նյութափոխանակությունը թույլ է տալիս կապ հաստատել կենդանի օրգանիզմում տեղի ունեցող բազմաթիվ քիմիական փոխակերպումների միջև:
Մարդու օրգանիզմը պարունակում է մոտ 35 գրամ ազատ ամինաթթուներ, իսկ արյան պարունակությունը կազմում է 3565 մգ/դլ։ Դրանց մեծ քանակությունը օրգանիզմ է մտնում սննդից, բացի այդ, դրանք գտնվում են սեփական հյուսվածքներում, կարող են առաջանալ նաև ածխաջրերից։
Շատ բջիջներում (բացառությամբ էրիթրոցիտների) դրանք օգտագործվում են ոչ միայն սպիտակուցի սինթեզի, այլև պուրինի, պիրիմիդինի նուկլեոտիդների, բիոգեն ամինների, թաղանթային ֆոսֆոլիպիդների ձևավորման համար։
Օրվա ընթացքում մոտ 400 գ սպիտակուցային միացություններ մարդու մարմնում քայքայվում են ամինաթթուների, և հակառակ գործընթացը տեղի է ունենում մոտավորապես նույն քանակությամբ:
Գործվածքսպիտակուցներն ի վիճակի չեն կատաբոլիզմի դեպքում կատարել ամինաթթուների ծախսերը այլ օրգանական միացությունների սինթեզի համար։
Էվոլյուցիայի գործընթացում մարդկությունը կորցրել է բազմաթիվ ամինաթթուներ ինքնուրույն սինթեզելու ունակությունը, հետևաբար, օրգանիզմին դրանք ամբողջությամբ ապահովելու համար անհրաժեշտ է ազոտ պարունակող այս միացությունները ստանալ սննդից։. Քիմիական գործընթացները, որոնցում մասնակցում են ամինաթթուները, դեռևս քիմիկոսների և բժիշկների ուսումնասիրության առարկան են։
