転移は、それによって触媒される可逆アミノ化（アミノ基の付加）および脱アミノ化（アミノ基の除去）を含むので、アミノ酸からアミノ基の「再分配」で動作する化学反応の一種でありますトランスアミナーゼまたはアミノトランスフェラーゼとして知られている特定の酵素。
一般的なアミノ基転移反応は、アミノ酸と任意のα-ケト酸の間の交換を含み、アミノ基の交換により、最初の基質アミノ酸のケト酸バージョンと最初の基質α-ケト酸のアミノ酸バージョンが生成されます。
アミノ酸とアルファケト酸の間のアミノ転移反応の図式スキーム（出典：Wikimedia Commons経由のAlcibiades）
通常交換されるアミノ基は、「アルファ」アミノ、つまりペプチド結合の形成に関与し、アミノ酸の構造を定義するアミノ基ですが、異なる位置に存在する他のアミノ基が関与する反応も発生する可能性があります。 。
リジン、スレオニン、プロリン、ヒドロキシプロリンを除いて、すべてのアミノ酸がアミノ基転移反応に関与しますが、トランスアミナーゼはヒスチジン、セリン、メチオニン、フェニルアラニンについて説明されていますが、それらの代謝経路にはこのタイプは関与していません反応の。
アミノ酸とα-ケト酸の間のアミノ基転移反応は1937年にブラウンスタインとクリッツマンによって発見され、それ以来、それらはさまざまな生物のさまざまな組織でさまざまな目的で発生するため、集中的な研究の対象となっています。
例えば、ヒトでは、トランスアミナーゼは体組織に広く分布しており、特に心筋組織、肝臓、骨格筋組織、および腎臓で活性があります。
反応メカニズム
アミノ基転移反応は多かれ少なかれ同じメカニズムを伴います。上記のように、これらの反応は、アミノ酸とα-ケト酸（脱アミノ化）の間のアミノ基の可逆的交換として起こり、ドナーアミノ酸のα-ケト酸とα-ケト酸受容体のアミノ酸を生成します。
これらの反応は、アミノ基の輸送体として関与し、この分子のアルデヒド基間のシッフ塩基の形成を通じてトランスアミナーゼ酵素に結合するビタミンB6の誘導体であるピリドキサールリン酸として知られている化合物に依存します。酵素の活性部位のリジン残基のε-アミノ。
ピリドキサールリン酸と活性部位のリジン残基の間の結合は共有結合ではありませんが、リジンの窒素の正電荷とピリドキサールのリン酸基の負電荷の間の静電相互作用によって発生します。
反応の過程で、基質として機能するアミノ酸は、ピリドキサールでシッフ塩基に関与する活性部位のリジン残基のε-アミノ基を置換します。
その間、アミノ酸のアルファ炭素からの一対の電子が取り除かれ、ピリドキサールホスフェートを構成するピリジン環に移動し（正に帯電）、次に、2番目の基質として機能するα-ケト酸に「送達」されます。
このように、リン酸ピリドキサールは、トランスアミナーゼの基質であるアミノ酸とα-ケト酸の間のアミノ基の移動または輸送に参加するだけでなく、電子の「シンク」として機能し、電子の解離を促進します。アルファアミノ酸水素。
要約すると、最初の基質であるアミノ酸は、そのアミノ基をリン酸ピリドキサールに移動し、その後、2番目の基質であるα-ケト酸に移動し、その間にピリドキサミンリン酸として知られる中間化合物を形成します。
アミノ基転移の機能
トランスアミナーゼ酵素は、一般的に細胞質ゾルとミトコンドリアに見られ、異なる代謝経路の統合に機能します。
たとえば、グルタミン酸デヒドロゲナーゼは、その逆反応でグルタミン酸をアンモニウム、NADH（またはNADPH）、およびα-ケトグルタル酸に変換できます。これらはトリカルボン酸回路に入り、エネルギー生産に機能します。
この酵素はミトコンドリアマトリックス内にあり、アミノ酸とエネルギー代謝を関連付ける分岐点を表すため、細胞が機能するために炭水化物または脂肪の形で十分なエネルギーが不足している場合、代わりに同じ目的のためのアミノ酸。
精神遅滞のいくつかのケースはこれの低い活動と関係があることが示されているので、脳の発達中の酵素（グルタミン酸デヒドロゲナーゼ）の形成は、アンモニウム解毒の制御に不可欠です脳の健康に有害なアンモニウムの蓄積。
一部の肝細胞では、アミノ基転移反応は、糖新生によるグルコースの合成にも使用できます。
グルタミンは酵素グルタミナーゼによってグルタミン酸とアンモニウムに変換されます。次に、グルタミン酸はα-ケトグルタル酸に変換され、クレブス回路に入り、次に糖新生が始まります。この最後のステップは、ルートの産物の1つであるリンゴ酸塩がシャトルによってミトコンドリアの外に輸送されるという事実のおかげで起こります。
このシャトルは、リンゴ酸酵素のなすがままにα-ケトグルタル酸を残し、それがピルビン酸に変換します。次に、2つのピルビン酸分子が糖新生を通じて1つのグルコース分子に変換されます。
例
最も一般的なアミノ基転移反応は、アミノ酸アラニン、グルタミン酸、アスパラギン酸に関連しています。
一部のアミノトランスフェラーゼ酵素は、ピリドキサールリン酸に加えて、次の反応を触媒するグルタミン酸-ピルビン酸トランスアミナーゼの場合のように、ピルビン酸を「補酵素」として使用できます。
グルタミン酸+ピルビン酸↔アラニン+α-ケトグルタル酸
筋肉細胞はこの反応に依存して、ピルビン酸からアラニンを生成し、α-ケトグルタル酸を介してクレブス回路を通じてエネルギーを得ます。これらの細胞では、エネルギー源としてのアラニンの使用は、尿素サイクルを通じて、肝臓のアンモニウムイオンとしてのアミノ基の除去に依存しています。
アラニンのアミノ基転移反応（出典：Tomas Drab、Wikimedia Commons経由）
異なる種における別の非常に重要なアミノ基転移反応は、酵素アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼによって触媒されるものです：
L-アスパラギン酸+α-ケトグルタル酸↔オキサロ酢酸+ L-グルタミン酸
最後に重要なことですが、抑制性神経伝達物質として機能する中枢神経系に不可欠な非タンパク質アミノ酸であるγ-アミノ酪酸（GABA）のアミノ基転移反応。反応はγ-アミノ酪酸トランスアミナーゼによって触媒され、多かれ少なかれ以下の通りです：
α-ケトグルタル酸+ 4-アミノブタン酸↔グルタミン酸+コハク酸セミアルデヒド
コハク酸セミアルデヒドは酸化反応によってコハク酸に変換され、後者はエネルギー生産のためにクレブス回路に入ることができます。
参考文献
- バガヴァン、ネバダ、およびハ、CE（2002）。タンパク質とアミノ酸の代謝。Medical Biochemistry（4 ed。）、Academic Press：San Diego、CA、USA、331。
- Cammarata、PS、およびCohen、PP（1950）。動物組織におけるアミノ基転移反応の範囲。Journal of Biological Chemistry、187、439-452。
- ハ、CE、およびバガヴァン、NV（2011）。医学生化学の必需品：臨床症例で。アカデミックプレス。
- Litwack、G.（2017）。人間の生化学。アカデミックプレス。
- ロウセル、EV（1956）。ピルビン酸および他のα-ケト酸によるアミノ基転移。生化学ジャーナル、64（2）、246。
- スネル、EE、およびジェンキンス、WT（1959）。アミノ基転移反応のメカニズム。細胞および比較生理学のジャーナル、54（S1）、161-177。