Reazioni di transaminazione

Abbiamo detto che gli amminoacidi si possono dividere in chetogenici e glucogenici, in base ai prodotti che si formano dopo la rimozione del gruppo amminico. La prima tappa del catabolismo degli amminoacidi, infatti, è proprio la rimozione del gruppo amminico.

Le reazioni di transaminazione, catalizzate da enzimi chiamati transaminasi o amminotransferasi, rimuovono proprio l’azoto dagli amminoacidi liberando l’acido corrispondente. Il gruppo amminico, poi, potrà entrare nel ciclo dell’urea dove si formerà acido urico.
Lo scheletro carbonioso, quindi l’acido corrispondente all’amminoacido, andrà invece incontro a diversi destini in base alle condizioni metaboliche.



Dei destini metabolici, però, abbiamo già parlato in un altro articolo.

Qui ci concentreremo sul meccanismo d’azione delle reazioni di transaminazione e sui prodotti che si formano.

Reazioni di transaminazione

In queste reazioni l’alfa chetoglutarato reagisce con un amminoacido generico in una reazione catalizzata da una amminotransferasi (dette anche transaminasi). L’enzima utilizza come cofattore non proteico il PLP, che è un gruppo prostetico legato saldamente all’enzima attraverso un legame covalente.

I prodotti della reazione sono glutammato + alfa-chetoacido (derivante dall’amminoacido generico).

Le transaminasi rimuovono il gruppo amminico dagli amminoacidi

La reazione può andare nelle due direzioni in base alle condizioni cellulari, ma normalmente va da sinistra verso destra perché abbiamo un’alta concentrazione di amminoacidi e un’alta concentrazione di alfa-chetoglutarato.

Il glutammato incanala i gruppi amminici sia verso le vie degradative (ciclo urea) sia verso le reazioni biosintetiche (molecole azotate). Esiste una amminotransferasi specifica per ogni amminoacido e tutte condividono lo stesso meccanismo d’azione con il piridossal fosfato come gruppo prostetico.

PLP: cofattore delle aminotransferasi.

Tutte le amminotransferasi hanno lo stesso gruppo prostetico e un meccanismo di reazione identico. Il gruppo prostetico è il PLP, che agisce come un trasportatore di gruppi amminici a livello del sito attivo dell’enzima. Il PLP deriva dalla struttura della vitamina B6.



Il cofattore va incontro a trasformazioni reversibili tra la sua forma aldeidica (PLP, piridossal fosfato), che può accettare un gruppo amminico, e la sua forma amminata (PMP, piridossammina fosfato) che dona il gruppo amminico all’alfa-chetoglutarato o a qualsiasi altro alfa-chetoacido.

Il PLP è legato covalentemente al gruppo amminico della catena laterale di un residuo di lisina presenza nell’enzima.

Il PLP è il cofattore delle transaminasi

Meccanismo della reazione

Le amminotransferasi catalizzano reazioni in cui il primo substrato, che è l’amminoacido generico, dona il suo gruppo amminico al PLP e si allontana sottoforma di alfa-chetoacido. Il secondo substrato, che è l’alfa-chetoglutarato, si lega al sito attivo e accettando il gruppo amminico dalla piridossammina fosfato diventa glutammato.

Il meccanismo è di tipo ping-pong.

GOT e GTP

Due amminotransferasi molto conosciute e molto studiate come modello sono l’aspartato amminotransferasi (GOT) e l’alanina amminotransferasi (GPT).

Il primo enzima catalizza la reazione che va da aspartato + alfa-chetoglutarato –> ossalacetato + glutammato.

Il secondo enzima catalizza la reazione che va da alanina+ alfa-chetoglutarato –> piruvato + glutammato.

Gli alfa-chetoacidi ottenuti dalle reazioni di transaminazione vanno incontro a reazione di decarbossilazione ossidativa che portano alla formazione di equivalenti riducenti.



Ad esempio, il piruvato che si ottiene dall’azione della GTP può essere il substrato del complesso della piruvato deidrogenasi che porta alla formazione di anidride carbonica, acetil-CoA che entrerà nel ciclo di Krebs e di coenzima piridinico ridotto che andrà a riossidarsi a livello della catena respiratoria dove si produrrà ATP.

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