Дезаминирование аминокислот представляет собой процесс удаления аминогруппы (-NH₂) из молекулы аминокислоты с образованием соответствующего α-кетоацидa и аммиака (NH₃). Этот процесс является ключевым этапом в метаболизме азота и играет центральную роль в утилизации избытка аминокислот в организме. Дезаминирование обеспечивает как получение энергии, так и образование метаболитов для последующих биохимических циклов, таких как цикл Кребса.
Окислительное дезаминирование Основной путь удаления аминогруппы, катализируемый ферментами дезаминазами, часто в присутствии кофакторов NAD⁺ или NADP⁺. В ходе реакции аминокислота окисляется, аминогруппа переносится на NAD(P)⁺ с образованием α-кетоацидa и аммиака:
Общая схема реакции: [ R-CH(NH_2)-COOH + NAD(P)^+ + H_2O R-CO-COOH + NAD(P)H + NH_3]
Примеры:
Окислительное дезаминирование обеспечивает не только удаление аминогруппы, но и генерацию восстановленных коферментов (NADH/NADPH), которые участвуют в энергетическом обмене.
Ноноксидационное (или гидролитическое) дезаминирование Происходит без участия окислительных коферментов, чаще всего с участием дезаминаз гидролазного типа. Аминогруппа удаляется с помощью воды, с образованием аммиака и ненасыщенного или кетокислотного метаболита. Пример: деградация серина и треонина через серин-гидролазу и треонин-лизазу.
Дезаминирование через трансаминирование (реакции переноса аминогруппы) Хотя формально это не чистое дезаминирование, трансаминирование обеспечивает перенос аминогруппы с аминокислоты на α-кетоглютарат с образованием глутамата. Последующее окислительное дезаминирование глутамата высвобождает аммиак. Такой механизм является основным в катаболизме большинства аминокислот. Пример: [ R-CH(NH_2)-COOH + R-CO-COOH + глутамат] Глутамат далее подвергается окислительному дезаминированию.
Глутаматдегидрогеназа – центральный фермент, связывающий азотный и углеводный обмен. Реакция может протекать как в направлении дезаминирования, так и в направлении синтеза глутамата, что делает фермент регулируемым метаболитами и энергетическим статусом клетки.
Сериновая и треониновая гидролазы – специфические ферменты, удаляющие аминогруппы из гидроксиаминокислот, образуя аммиак и соответствующие кетокислоты или альдегиды.
Аспартатаминотрансфераза и аланинаминотрансфераза – обеспечивают трансаминирование с последующим окислительным дезаминированием глутамата.
Дезаминирование строго регулируется, так как аммиак является токсичным метаболитом. Основные механизмы регулирования включают:
В печени аммиак сразу включается в цикл мочевины, предотвращая его накопление в организме.
Дезаминирование аминокислот представляет собой интегральный процесс, связывающий энергетический, углеводный и азотный обмен, обеспечивая гибкость метаболизма в условиях изменения питания и энергетических потребностей организма.