Особенности катаболизма циклических аминокислот

Варианты лишения аминокислоты аминогруппы

Описано несколько механизмов реакций дезаминирования азотсодержащих соединений (гидролитическое, окислительное, восстановительное, внутримолекулярное и т. д.) (см. Приложение, табл.3). Часть из них не характерна для аминокислот (гидролитическому подвергаются пуриновые и пиримидиновые основания), восстановительное и вышеописанный вариант дезаминирования регистрируются в полости кишечника, где протекают под действием ферментов гнилостной микрофлоры. В окислительном дезаминировании участвует НАД⁺, отсюда понятно, что редокс–потенциал окисляемого субстрата должен быть более электроотрицательным, т. е. подобной реакции подвергаются, в первую очередь, кислые аминокислоты (глутаминовая и аспарагиновая кислоты).

Оригинально лишается аминогруппы гистидин:

Подобный способ дезаминирования называется внутримолекулярным. Большинство же аминокислот теряет аминогруппу при взаимодействии с α-кетокислотой. Происходит взаимный обмен функциональными группами: из аминокислоты получается α-кетокислота, а исходная α-кетокислота становится аминокислотой (см. Приложение, табл. 4). Ферменты, катализирующие реакцию, принадлежат к аминотрансферазам, а процесс называется переаминированием, или трансаминированием. В общем виде он выглядит так:

Особая роль в данной реакции принадлежит коферменту - активной форме витамина В₆ (фосфопиридоксаль фосфопиридоксамин) (см. Приложение, табл. 4). Из всех аминофераз наибольшей активностью обладают АлАТ и АсАТ, колебания в скорости катализируемых ими реакций используются в целях диагностики, в основном, болезней миокарда и печени. Если патологический процесс повреждает мембрану гепатоцитов, и их содержимое попадает в общий кровоток, то в первую очередь, регистрируется рост активности АлАТ. Когда происходят сходные альтерации в клетках сердечной мышцы, в крови повышается активность АсАТ.

Взаимоотношения между переаминированием и дезаминированием хорошо иллюстрируются глюкозо-аланиновым циклом (Схема 2),с помощью которого из мышц переносятся Н₂N-группы в печень, где преобразуются в мочевину, а миоциты обеспечиваются глюкозой, получившейся в гепатоцитах путем ГНГ из аланина.

Несмотря на то, что на сходный способ распада циклических аминокислот приходится около 1%, он приобретает особое значение при генетической патологии, когда вследствие точечной мутации блокируется активность одного из физиологических ферментов и тогда накапливающийся субстрат подвергается преобразованиям, сходным с обычным распадом ПВК, но с образованием токсичных продуктов (Схема 2.2.1.3.1).

Все циклические аминокислоты (фен, тир, три, гис) отличаясь радикалами, в своей основе имеют аланин, который при переаминировании дает ПВК, где в качестве радикала могут служить индол, имидазол, фенол, бензол. Дальнейшие реакции можно изобразить в следующей схеме:

Если в клетке на данный момент гипоксия, при этом растет концентрация НАДН+Н⁺, чтобы не смещался рН, восстановленная форма НАД отдает свои водороды гомологам ПВК. Эта реакция (а) тупиковая - как только давление О₂ приходит в норму, полученные соединения вновь окисляются в исходные вещества, которые в митохондриях подвергаются преобразованиям, сходным с окислительным декарбоксилированием пирувата. Большая часть получившихся при этом метаболитов циклических аминокислот токсична, поэтому они отправляются в печень для обезвреживания. Для этих целей обычно используется глутамин, который взаимодействуя с конечным соединением, инактивирует его, и последний током крови доставляется в почки выделяется в составе мочи (см. Приложение, табл. 5).

Классическим примером опасности появления подобных продуктов в необычных количествах служит наследственное заболевание, получившее название по одному из них - фенилкетонурия (олигофрения фенилпирувика). Его причина – генетический блок фенилаланин -4 -гидроксилазы. В этих условиях сохраняющийся фенилаланин

Схема 2.2.1.3.1. Схема преобразований циклических аминокислот

подвергается вышеописанным изменениям и в крови появляются патологические продукты: фенил-ПВК, фенил-лактат, фенилацетат; легко преодолевая гематоэнцефалический барьер, они вызывают повреждения в ЦНС.