6. Судьба углеродных скелетов аминокислот
Стратегия разрушения аминокислот состоит в направленном превращении в главные промежуточные продукты обмена веществ (пируват, ацетил-КоА, ацетоацетил-КоА, 2-оксоглутарат, сукцинил-КоА, фумарат и оксалоацетат), которые далее превращаются в глюкозу или окисляются в ЦЛК. Аминокислоты, распадающиеся с образованием ацетил-КоА или ацетоацетата, называются кетогенными, поскольку в результате распада повышается содержание кетоновых тел. К ним относится лейцин. Аминокислоты, распад которых приводит к образованию глюкозы, называются гликогенными. Возможность синтеза глюкозы из этих аминокислот обеспечивается тем обстоятельством, что указанные метаболиты ЦЛК и пируват могут превращаться в фосфоенолпируват и затем – в глюкозу. Образование глюкозы из аминокислот стимулирует гормон кортизол, который стимулирует синтез ферментов глюконеогенеза в печени. Ряд аминокислот используется и для синтеза глюкозы, и для синтеза кетоновых тел, так как в процессе катаболизма расщепляются с образованием двух продуктов, один из которых является метаболитом ОПК, а другой – ацетил-КоА или ацетоацетатом (лизин, изолейцин, фенилаланин, тирозин, триптофан). Такие аминокислоты называют смешанными или гликокетогенными.
7. Биосинтез заменимых аминокислот
Углеродный скелет 9 заменимых аминокислот (аланина, аспартата, аспарагина, глицина, серина, глутамата, глутамина, пролина, цистеина) может синтезироваться из глюкозы.
α-Аминогруппа вводится в соответствующие аминокислоты с помощью реакции переаминирования. Универсальным донором α-аминогруппы является глутамат.
Непосредственно путем переаминирования метаболитов опк с глутаматом синтезируются аланин, аспартат и глутамат:
Пируват + глутамат → аланин + 2-оксоглутарат
Оксалоацетат + глутамат → аспартат + 2-оксоглутарат
Глутамат + аминокислота → глутамат + α-кетокислота
Глутамин синтезируется из глутамата под действием глутаминсинтетазы: глутамат + NH3 + АТФ + Н2О → глутамин + АДФ + Н3РО4
Аспарагин синтезируется из аспартата и глутамина под действием аспарагинсинтетазы:
аспартат + глутамин + АТФ + Н2О → аспарагин + глутамат + АМФ + Н4Р2О7
Серин образуется их 3-фосфоглицерата – метаболита гликолиза.
Глицин образуется из серина под действием сериноксиметилтрансферазы: серин + Н4-фолат → глицин + метилен-Н4-фолат + Н2О
Пролин синтезируется из глутамата:
Глутамат → γ-полуальдегид глутамата → → пролин
Цистеин образуется из серина и метионина. При этом метионин служит донором серы, а углеродный скелет и α-аминогруппа образуются из серина.
8. Обмен метионина и реакции трансметилирования
Метильная группа метионина – это мобильный одноуглеродный фрагмент, который используется для метилирования разных соединений. Непосредственным донором метильной группы в реакциях трансметилирования служит производное метионина – S-аденизилметионин, который образуется под действием метионин-аденозилтрансферазы из метионина и АТФ:
Рассмотрим реакцию трансметилирования на примере образование креатина– вещества, играющего важную роль в депонировании и транспорте энергии в мышечной ткани.
Сначала в почках образуется гуанидинуксусная кислота:
Далее гуанидинацетат транспортируется в печень, где в реакции трансметилирования превращается в креатин:
Обратимая реакция фосфорилирования креатина с образованием фосфокреатина катализируется креатинкиназой (КК).
Определение активности этого фермента и особенно его изофермента МВ-КК в сыворотке крови используется как тест повреждения сердечной мышцы.
Реакции метилирования принадлежит важная роль в образовании ряда биологически активных соединений (адреналина, фосфатидилхолина, креатина, карнитина и др.), а также в обезвреживании чужеродных соединений и биологически активных веществ (гистамина, катехоламинов и др.).