Degradace aminokyselin

Existuje 20 (21, pokud počítáme i selenocystein) základních proteinogenních aminokyselin, které mohou být v procesu translace vloženy do molekul proteinů. Katabolismus jejich uhlíkatých skeletů pokrývá přibližně 10–15 % energetických nároků našeho těla. Aminokyseliny také mohou sloužit jako substráty (prekurzory) pro biosyntézu ostatních živin – sacharidů (glukoneogeneze) a lipidů.

Odstranění aminoskupiny

Odstranění aminoskupiny vnímáme jako klíčový krok katabolismu aminokyselin. Dusík z aminoskupin se nedá využít pro produkci energie a musí být z našeho těla odstraněn. To se děje jednak jeho přeměnou na močovinu (asi z 95 %), následně vyloučenou z organismu močí, jednak jeho uvolněním v tubulárních buňkách ledvin z glutaminu jako NH₃/NH₄⁺ (asi z 5 %).

Transaminace aminokyselin

Transaminace aminokyselin

Transaminace jsou volně reverzibilní reakce katalyzované transaminázami (aminotransferázami). Během transaminace se vymění aminoskupina α-aminokyseliny s oxoskupinou 2-oxokyseliny – z aminokyseliny se vytváří 2-oxokyselina a z původní 2-oxokyseliny vzniká aminokyselina.

Aminoskupina je během reakce transportována ve vazbě na kofaktor pyridoxalfosfát (PLP, derivát vitaminu B6), který ji přenáší na oxokyselinu (tvorba Schiffovy báze).

Většina aminokyselin prochází při své degradaci transaminací. Jako konkrétní příklady transamináz si můžeme uvést aspartátaminotransferázu (AST) a alaninaminotransferázu (ALT), jež se běžně stanovují ke zjištění potenciálního poškození jaterních buněk.

Vzniklé 2-oxokyseliny (oxaloacetát a pyruvát) se zapojují do energetického metabolismu buněk.

Existují ale i výjimky, např. threonin, jež se při své degradaci vůbec přímo netransaminují.

Přeměna glutamát / glutamin

Přeměnu karboxylové skupiny glutamátu (v postranním řetězci) na amidovou skupinu glutaminu katalyzuje cytosolický enzym glutaminsyntetáza. K reakci je kromě enzymu potřeba ATP a NH₄⁺. Tato reakce slouží v buňkách CNS jako hlavní detoxikační mechanismus odstraňující toxický NH₃ z mozkové tkáně. Vznikající glutamin je nejvýznamnější transportní forma aminodusíku (amoniaku) v krvi – zajišťuje transport z extrahepatálních tkání krví do jater a ledvin. Má nejvyšší plazmatickou koncentraci ze všech aminokyselin – 0,6 mmol/l (alanin – 0,3 mmol/l). V jeho molekule „skladujeme” dvě aminoskupiny/amoniaky. Glutamin dovede vnášet amoniak do různých biosyntéz – např. do tvorby purinových bází.

Uvolnění NH₃ z glutaminu katalyzuje mitochondriální enzym glutamináza (hydrolytická deaminace, hojně se vyskytuje v hepatocytech a buňkách tubulů ledvin). Vzniklý amoniak se v jaterních mitochondriích zapojuje do močovinového cyklu, v ledvinách je vyloučen do moči, kde slouží jako její pufr.

Oxidativní deaminace

Během oxidativní deaminace se za souběžného uvolnění NH₃ aminoskupina přeměňuje na ketoskupinu. Glutamát je jediná aminokyselina, která se v lidském těle deaminuje dostatečnou rychlostí. Přeměnu katalyzuje glutamátdehydrogenáza uložená v matrix mitochondrie, hlavně jaterních buněk.

Glutamát + NAD⁺ → α-ketoglutarát + NH₄⁺ + NADH + H⁺

Vzniklý NH₄⁺ vstupuje do močovinového cyklu a α-ketoglutarát se může využít v transaminacích či v Krebsově cyklu. Uvedená reakce je plně reverzibilní – z α-KG a NH₄⁺ můžeme nasyntetizovat glutamát.

Závěrem této části tedy můžeme konstatovat:

• že většina aminokyselin prochází při své degradaci transaminací;
• většina aminodusíku z aminokyselin se přímo či nepřímo nakonec koncentruje v molekule glutamátu/glutaminu.

Z nich se následně uvolňuje v glutaminázové a glutamátdehydrogenázové reakci.