Аспартаттрансаминаза

редактировать
Аспартат-трансаминаза.png Аспартатаминотрансфераза из Escherichia coli, связанная с кофактором пиридоксаль-5-фосфатом.
Идентификаторы
Номер EC 2.6.1.1
Номер CAS 9000-97-9
Базы данных
IntEnz IntEnz view
BRENDA Запись BRENDA
ExPASy Обзор NiceZyme
KEGG Запись KEGG
MetaCyc метаболический путь
PRIAM профиль
PDB структурыRCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтология AmiGO / QuickGO

Аспартаттрансаминаза (AST ) или аспартатаминотрансфераза, также известная как AspAT / ASAT / AAT или (сыворотка) глутаминовая щавелевоуксусная трансаминаза (GOT, SGOT ), представляет собой пиридоксальфосфат (PLP) -зависимый фермент трансаминаза (EC 2.6.1.1 ), который был впервые описан Артуром Карменом и его коллегами в 1954 году. AST катализирует обратимый перенос α-аминогруппы между аспартатом и глутаматом и, как таковой, является важным ферментом в метаболизме аминокислот. АСТ обнаружен в печени, сердце, скелетных мышцах, почках, мозге и красных кровяных тельцах.. Уровень АСТ в сыворотке, уровень АЛТ (аланинтрансаминазы ) и их соотношение (соотношение АСТ / АЛТ ) обычно измеряются клинически как биомаркеры здоровья печени. Тесты являются частью панелей крови.

. Период полувыведения общего AST в кровотоке составляет около 17 часов и в среднем 87 часов для митохондриального AST. Аминотрансфераза выводится в печени.

Содержание

  • 1 Функция
  • 2 Изоферменты
  • 3 Структура
  • 4 Механизм
  • 5 Клиническая значимость
  • 6 См. также
  • 7 Ссылки
  • 8 Дополнительная литература
  • 9 Внешние ссылки

Функция

Аспартаттрансаминаза катализирует взаимное превращение аспартата и α-кетоглутарата в оксалоацетат и глутамат.

L-аспартат (Asp) + α-кетоглутарат ↔ оксалоацетат + L-глутамат (Glu)

Реакция, катализируемая аспартатаминотрансферазой

В качестве прототипа трансаминазы AST полагается на PLP (витамин B6) в качестве кофактора для переноса аминогруппы с аспартата или глутамата на соответствующую кетокислоту. В процессе этого кофактор перемещается между PLP и формой пиридоксаминфосфата (PMP). Перенос аминогруппы, катализируемый этим ферментом, имеет решающее значение как для деградации аминокислот, так и для биосинтеза. При расщеплении аминокислот после превращения α-кетоглутарата в глутамат глутамат впоследствии подвергается окислительному дезаминированию с образованием ионов аммония, которые выделяются в виде мочевины. В обратной реакции аспартат может быть синтезирован из оксалоацетата, который является ключевым промежуточным соединением в цикле лимонной кислоты.

изоферменты

Два изофермента присутствуют в большом количестве эукариот. У людей:

Считается, что эти изоферменты произошли от общего предкового AST посредством дупликации генов, и они имеют гомологию последовательностей приблизительно 45%.

AST также был обнаружен у ряда микроорганизмов, включая E. coli, H. mediterranei и T. термофильный. В E. coli фермент кодируется геном aspC, и было также показано, что он проявляет активность трансаминазы ароматических аминокислот (EC 2.6.1.57 ).

Структура

Структура аспартаттрансаминазы из митохондрии куриного сердца

рентгеноструктурные исследования были выполнены для определения структуры аспартаттрансаминазы из различных источников, включая митохондрии курицы, цитозоль сердца свиньи и E. coli. В целом, трехмерная структура полипептидов для всех видов очень похожа. AST представляет собой димер, состоящий из двух идентичных субъединиц, каждая из которых имеет примерно 400 аминокислотных остатков и имеет молекулярную массу примерно 45 кДа. Каждая субъединица состоит из большого и малого домена, а также третьего домена, состоящего из N-концевых остатков 3-14; эти несколько остатков образуют цепь, которая связывает и стабилизирует две субъединицы димера. Большой домен, который включает остатки 48-325, связывает кофактор PLP посредством альдиминовой связи с ε-аминогруппой Lys258. Другие остатки в этом домене - Asp 222 и Tyr 225 - также взаимодействуют с PLP через водородную связь. Малый домен состоит из остатков 15-47 и 326-410 и представляет собой гибкую область, которая смещает фермент из «открытой» в «закрытую» конформацию после связывания субстрата.

Два независимых активных сайта расположены рядом с границей между двумя доменами. Внутри каждого активного сайта пара остатков аргинина отвечает за специфичность фермента для субстратов дикарбоновой кислоты : Arg386 взаимодействует с проксимальной (α-) карбоксилатной группой субстрата, в то время как Arg292 образует комплексы с дистальной (боковой цепью) карбоксилат.

Что касается вторичной структуры, AST содержит как α-, так и β-элементы. Каждый домен имеет центральный лист β-тяжей с α-спиралями, упакованными с обеих сторон.

Механизм

Аспартаттрансаминаза, как и все трансаминазы, действует посредством распознавания двойного субстрата; то есть он способен распознавать и избирательно связывать две аминокислоты (Asp и Glu) с разными боковыми цепями. В любом случае трансаминазная реакция состоит из двух одинаковых полуреакций, которые составляют то, что называется механизмом пинг-понга. В первой полуреакции аминокислота 1 (например, L-Asp) реагирует с комплексом фермент-PLP с образованием кетокислоты 1 (оксалоацетат) и модифицированного фермента-PMP. Во второй полуреакции кетокислота 2 (α-кетоглутарат) реагирует с ферментом-PMP с образованием аминокислоты 2 (L-Glu), регенерируя в процессе исходный фермент-PLP. Образование рацемического продукта (D-Glu) происходит очень редко.

Конкретные стадии полуреакции фермент-PLP + аспартат ⇌ фермент-PMP + оксалоацетат следующие (см. Рисунок); другая полуреакция (не показана) протекает в обратном порядке с α-кетоглутаратом в качестве субстрата.

Механизм реакции для образования аспартатаминотрансферазы
  1. Внутреннее образование альдимина : во-первых, ε-амино группа Lys258 образует связь основания Шиффа с углеродом альдегида с образованием внутреннего альдимина.
  2. Трансальдиминирование: внутренний альдимин затем становится внешним альдимином, когда ε-аминогруппа Lys258 замещается аминогруппой аспартата. Эта реакция трансальдиминирования происходит посредством нуклеофильной атаки депротонированной аминогруппой Asp и протекает через тетраэдрическое промежуточное соединение. На этом этапе карбоксилатные группы Asp стабилизируются группами гуанидиния остатков фермента Arg386 и Arg 292.
  3. Образование хиноноидов : водород, присоединенный к альфа-углероду Asp, является затем отделяется (считается, что Lys258 является акцептором протона) с образованием промежуточного хиноноида.
  4. Образование кетимина : хиноноид репротонируется, но теперь на углероде альдегида, с образованием промежуточного кетимина.
  5. Кетимин гидролиз : Наконец, кетимин гидролизуется с образованием PMP и оксалоацетата.

Считается, что этот механизм имеет несколько этапов, частично определяющих скорость . Однако было показано, что стадия связывания субстрата (трансальдиминирование) способствует ускорению каталитической реакции.

Клиническое значение

AST аналогичен аланинтрансаминазе (ALT) в что оба фермента связаны с паренхиматозными клетками печени. Разница в том, что АЛТ обнаруживается преимущественно в печени, с клинически незначительными количествами в почках, сердце и скелетных мышцах, в то время как АСТ обнаруживается в печени, сердце (сердечная мышца ), скелетных мышцах, почки, мозг и красные кровяные тельца. В результате АЛТ является более специфическим индикатором воспаления печени , чем АСТ, поскольку АСТ может быть повышен также при заболеваниях, поражающих другие органы, таких как инфаркт миокарда, острый панкреатит., острый гемолитическая анемия, тяжелые ожоги, острой почечной болезни, опорно-двигательного аппарата заболевания и травмы.

АСТ был определен в качестве биохимического маркера для диагностики острый инфаркт миокарда в 1954 году. Однако использование AST для такого диагноза теперь излишне и заменено сердечными тропонинами.

AST обычно измеряется клинически как часть диагностических тестов функции печени, чтобы определить здоровье печени. Однако важно помнить, что источник AST (и, в меньшей степени, ALT) в анализах крови может отражать патологию в органах, отличных от печени. Фактически, когда АСТ выше, чем АЛТ, следует рассматривать мышечный источник этих ферментов. Например, воспаление мышц из-за дерматомиозита может вызвать AST>ALT. Это хорошее напоминание о том, что АСТ и АЛТ не являются хорошими показателями функции печени, потому что они ненадежно отражают синтетические способности печени и могут поступать из других тканей, кроме печени (например, мышц).

Лабораторные тесты всегда следует интерпретировать с использованием эталонного диапазона из лаборатории, проводившей тест. Примеры референсных диапазонов показаны ниже:

Тип пациентаРеференсные диапазоны
Мужской8–40 МЕ / л
Женский6–34 МЕ / л

См. Также

Ссылки

Дополнительная литература

  • Jansonius, JN ; Винсент, MG (1987). «Структурная основа катализа аспартатаминотрансферазой». В Jurnak FA; Макферсон А (ред.). Биологические макромолекулы и сборки. 3 . Нью-Йорк: Вили. С. 187–285. ISBN 978-0-471-85142-4.
  • Курамицу С., Окуно С., Огава Т., Огава Х., Кагамияма Х (1985). «Аспартатаминотрансфераза Escherichia coli: нуклеотидная последовательность гена aspC». J. Biochem. 97 (4): 1259–62. doi : 10.1093 / oxfordjournals.jbchem.a135173. PMID 3897210.
  • Кондо К., Вакабаяси С., Яги Т., Кагамияма Х (1984). «Полная аминокислотная последовательность аспартатаминотрансферазы из Escherichia coli: сравнение последовательностей с изоферментами свиньи». Biochem. Биофиз. Res. Commun. 122 (1): 62–67. doi : 10.1016 / 0006-291X (84) 90439-X. PMID 6378205.
  • Иноуэ К., Курамицу С., Окамото А., Хироцу К., Хигучи Т., Кагамияма Х. (1991). «Сайт-направленный мутагенез аспартатаминотрансферазы Escherichia coli: роль Tyr70 в каталитических процессах». Биохимия. 30 (31): 7796–7801. doi : 10.1021 / bi00245a019. PMID 1868057.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы, связанные с Аспартат-трансаминазой.

Последняя правка сделана 2021-06-12 00:33:48
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте