Аспартат аминотрансферазасы: аминқышқыл метаболизміндегі рөлі
Aspartate transaminase
Аспаратат трансаминаза (AST) ферменті – аминқышқыл метаболизміндегі маңызды рөл. Бауыр денсаулығын бағалау үшін AST/ALT көрсеткіштері зертханалық талдауларда қолданылады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Аминқышқылы метаболизміне қатысатын фермент.
Enzyme involved in amino acid metabolism
Аспартат трансаминазасы (АСТ) немесе аспартат аминтрансферазасы, сондай-ақ АСПАТ/АСАТ/ААТ немесе (сарысу) глутамидік оксалоацетат трансаминазасы (GOT, SGOT) деп те аталады, бұл пиридоксал фосфатына (PLP) тәуелді трансаминаза ферменті, оны алғаш рет Артур Кармен және әріптестері 1954 жылы сипаттады. АСТ аспартат пен глутамат арасында α-амин тобының қайтымды трансаминациясын катализдейді және осылайша аминқышқылы метаболизмінде маңызды фермент болып табылады. АСТ бауырда, жүректе, қаңқа бұлшық еттерінде, бүйректерде, мида, қызыл қан жасушаларында және өт қабында табылады. Сарысудағы АСТ деңгейі, сарысудағы АЛТ (аланин трансаминазасы) деңгейі және олардың арақатынасы (АСТ/АЛТ арақатынасы) бауыр денсаулығының биомаркерлері ретінде клиникалық жағдайда жиі өлшенеді. Бұл тесттер қан талдауының бір бөлігі болып табылады. Жалпы АСТ-ның қан айналымындағы жартылай өмір шамамен 17 сағатты құрайды, ал митохондриялық АСТ үшін орташа жартылай өмір шамамен 87 сағатты құрайды. Аминтрансфераза бауырдағы синусоидты жасушалар арқылы шығарылады. Бұл фермент катализдейтін амин тобының трансаминациясы аминқышқылының ыдырауы мен биосинтезінде маңызды рөл атқарады. Аминқышқылының ыдырауы кезінде α-кетоглутараттың глутаматқа айналуынан кейін, глутамат окистену деаминациясына ұшырап аммоний иондарын түзетіп, олар несепнәріден зәрдің түрінде шығарылады. Кері реакцияда аспартат оксалоацетаттан синтезделуі мүмкін, ол лимон қышқылы циклындағы маңызды аралық зат болып табылады.
Aspartate transaminase (AST) or aspartate aminotransferase, also known as AspAT/ASAT/AAT or (serum) glutamic oxaloacetic transaminase (GOT, SGOT), is a pyridoxal phosphate (PLP) dependent transaminase enzyme that was first described by Arthur Karmen and colleagues in 1954. AST catalyzes the reversible transfer of an α amino group between aspartate and glutamate and, as such, is an important enzyme in amino acid metabolism. AST is found in the liver, heart, skeletal muscle, kidneys, brain, red blood cells and gall bladder. Serum AST level, serum ALT (alanine transaminase) level, and their ratio (AST/ALT ratio) are commonly measured clinically as biomarkers for liver health. The tests are part of blood panels. The half life of total AST in the circulation approximates 17 hours and, on average, 87 hours for mitochondrial AST. Aminotransferase is cleared by sinusoidal cells in the liver. The amino group transfer catalyzed by this enzyme is crucial in both amino acid degradation and biosynthesis. In amino acid degradation, following the conversion of α ketoglutarate to glutamate, glutamate subsequently undergoes oxidative deamination to form ammonium ions, which are excreted as urea. In the reverse reaction, aspartate may be synthesized from oxaloacetate, which is a key intermediate in the citric acid cycle.
Изоферменттер
Екі изофермент эукариоттардың кең ауқымында кездеседі. Адамда: GOT1/cAST, цитозолдық изофермент негізінен қызыл қан жасушаларынан және жүректен шығады. GOT2/mAST, митохондриялық изофермент бастыққа бауырда кездеседі. Осы изоферменттердің гендік дубликация арқылы ортақ ата-текті AST-дан пайда болғаны және олардың шамамен 45% реттілік гомологиясын бөлісетіні есептеледі. АСТ сонымен қатар E. coli, H. mediterranei және T. thermophilus сияқты көптеген микроорганизмдерде де табылды. E. coli-де фермент aspC генімен кодталған және ароматты аминқышқылы трансаминаза белсенділігін де көрсетеді.
Two isoenzymes are present in a wide variety of eukaryotes. In humans:
GOT1/cAST, the cytosolic isoenzyme derives mainly from red blood cells and heart. GOT2/mAST, the mitochondrial isoenzyme is present predominantly in liver. These isoenzymes are thought to have evolved from a common ancestral AST via gene duplication, and they share a sequence homology of approximately 45%. AST has also been found in a number of microorganisms, including E. coli, H. mediterranei, and T. thermophilus. In E. coli, the enzyme is encoded by the aspCgene and has also been shown to exhibit the activity of an aromatic amino acid transaminase .
Құрылымы
Рентген кристаллографиялық зерттеулер түрлі көздерден, соның ішінде тауық митохондриясынан, шошқа жүрегінің цитозолынан және E. coli-дан аспартат трансаминазаның құрылымын анықтау үшін жүргізілді. Жалпы, барлық түрлер үшін үш өлшемді полипептидтік құрылым өте ұқсас. AST – екі бірдей кішібірліктерден тұратын димер, әрқайсысында шамамен 400 аминқышқыл қалдығы және шамамен 45 кД молекулалық салмағы бар. Екі тәуелсіз белсенді орталық екі домен арасындағы интерфейске жақын орналасқан. Әр белсенді орталықта дикарбоксил қышқылы субстраттарына ферменттің таңдаулылығын анықтайтын бірнеше аргинин қалдықтары бар: Arg386 субстраттың проксималды (α) карбоксилат тобымен, ал Arg292 – дистальдық (жанама тізбек) карбоксилатпен өзара әрекеттеседі. Екі жағдайда да трансаминазалық реакция екі ұқсас жартылай реакциядан тұрады, бұл «пинг-понг» механизмі деп аталады. Бірінші жартылай реакцияда аминқышқыл 1 (мысалы, L Asp) ферменттің PLP кешенімен реакцияласып, кетоқышқыл 1 (оксалоацетат) және модификацияланған фермент PMP пайда болады. Екінші жартылай реакцияда кетоқышқыл 2 (α-кетоглутарат) PMP ферментімен реакцияласып, аминқышқыл 2 (L Glu) түзіледі, нәтижесінде бастапқы PLP ферменті қайта жаңартылады. Рацемиялық өнімнің (D Glu) пайда болуы өте сирек. Фермент PLP + аспартат ⇌ Фермент PMP + оксалоацетат жартылай реакциясының нақты қадамдары төменде көрсетілген (суретті қараңыз); екінші жартылай реакция (көрсетілмеген) α-кетоглутаратты субстрат ретінде кері бағытта жүреді. Дегенмен, субстратты байланыстыру сатысы (трансальдиминация) каталитикалық реакцияны алға жылғақтандырады екені көрсетілді.
X ray crystallography studies have been performed to determine the structure of aspartate transaminase from various sources, including chicken mitochondria, pig heart cytosol, and E. coli. Overall, the three dimensional polypeptide structure for all species is quite similar. AST is dimeric, consisting of two identical subunits, each with approximately 400 amino acid residues and a molecular weight of approximately 45 kD. The two independent active sites are positioned near the interface between the two domains. Within each active site, a couple arginine residues are responsible for the enzyme's specificity for dicarboxylic acid substrates: Arg386 interacts with the substrate's proximal (α )carboxylate group, while Arg292 complexes with the distal (side chain) carboxylate. In either case, the transaminase reaction consists of two similar half reactions that constitute what is referred to as a ping pong mechanism. In the first half reaction, amino acid 1 (e. g., L Asp) reacts with the enzyme PLP complex to generate ketoacid 1 (oxaloacetate) and the modified enzyme PMP. In the second half reaction, ketoacid 2 (α ketoglutarate) reacts with enzyme PMP to produce amino acid 2 (L Glu), regenerating the original enzyme PLP in the process. Formation of a racemic product (D Glu) is very rare. The specific steps for the half reaction of Enzyme PLP + aspartate ⇌ Enzyme PMP + oxaloacetate are as follows (see figure); the other half reaction (not shown) proceeds in the reverse manner, with α ketoglutarate as the substrate. However, it has been shown that the substrate binding step (transaldimination) drives the catalytic reaction forward.