stringtranslate.com

Аспартаттрансаминаза

Аспартаттрансаминаза ( AST ) или аспартатаминотрансфераза , также известная как AspAT/ASAT/AAT или (сывороточная) глутаминовая щавелевоуксусная трансаминаза ( GOT , SGOT ), представляет собой пиридоксальфосфат (PLP)-зависимый фермент трансаминазу ( EC 2.6.1.1), который был впервые описан Артуром Карменом и его коллегами в 1954 году. [1] [2] [3] АСТ катализирует обратимый перенос α-аминогруппы между аспартатом и глутаматом и, как таковой, является важным ферментом в метаболизме аминокислот. АСТ содержится в печени , сердце , скелетных мышцах , почках , головном мозге , эритроцитах и ​​желчном пузыре. Уровень АСТ в сыворотке, уровень АЛТ ( аланиновой трансаминазы ) в сыворотке и их соотношение ( соотношение АСТ/АЛТ ) обычно измеряются клинически как биомаркеры здоровья печени. Анализы являются частью анализов крови .

Период полувыведения общей АСТ из кровообращения составляет около 17 часов, а для митохондриальной АСТ — в среднем 87 часов. [4] Аминотрансфераза выводится синусоидными клетками печени. [4]

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 АСТ использует ПЛП (витамин В6) в качестве кофактора для переноса аминогруппы от аспартата или глутамата к соответствующей кетокислоте . При этом кофактор перемещается между PLP и формой пиридоксаминофосфата (PMP). [5] Перенос аминогруппы, катализируемый этим ферментом, имеет решающее значение как для деградации аминокислот, так и для биосинтеза. При деградации аминокислот после превращения α-кетоглутарата в глутамат глутамат впоследствии подвергается окислительному дезаминированию с образованием ионов аммония , которые выводятся из организма в виде мочевины . В обратной реакции аспартат может быть синтезирован из оксалоацетата, который является ключевым промежуточным продуктом в цикле лимонной кислоты . [6]

Изоферменты

Два изофермента присутствуют у самых разных эукариот. У людей: [ нужна ссылка ]

Считается, что эти изоферменты произошли от общего предкового AST посредством дупликации генов, и их гомология последовательностей составляет примерно 45%. [7]

АСТ также была обнаружена у ряда микроорганизмов, включая E. coli , H. mediterranei [8] и T. thermophilus . [9] В E. coli фермент кодируется геном aspC , а также было показано, что он проявляет активность трансаминазы ароматических аминокислот ( EC 2.6.1.57). [10]

Состав

Структура димера аспартатаминазы из митохондрий куриного сердца. Большой и малый домены окрашены в синий и красный цвета соответственно, а N-концевые остатки выделены зеленым. ПКБ : 7ААТ

Рентгеновские кристаллографические исследования были проведены для определения структуры аспартаттрансаминазы из различных источников, включая куриные митохондрии, [11] цитозоль сердца свиньи, [12] и E. coli . [13] [14] В целом трехмерная структура полипептида у всех видов весьма схожа. АСТ является димером , состоящим из двух идентичных субъединиц, каждая из которых содержит примерно 400 аминокислотных остатков и молекулярную массу примерно 45 кДа. [7] 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, включающий 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 посредством водородных связей . Малый домен состоит из остатков 15–47 и 326–410 и представляет собой гибкую область, которая переводит фермент из «открытой» в «закрытую» конформацию при связывании субстрата. [11] [14] [15]

Два независимых активных сайта расположены рядом с границей между двумя доменами. Внутри каждого активного центра пара остатков аргинина отвечает за специфичность фермента к субстратам дикарбоновой кислоты : Arg386 взаимодействует с проксимальной (α-) карбоксилатной группой субстрата, а Arg292 образует комплекс с дистальным (боковой цепью) карбоксилатом. [11] [14]

Что касается вторичной структуры, АСТ содержит как α-, так и β-элементы. Каждый домен имеет центральный лист β-цепей с α-спиралями, упакованными с обеих сторон. [ нужна цитата ]

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. [16] В любом случае трансаминазная реакция состоит из двух схожих полуреакций, которые составляют так называемый механизм 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 при этом исходный фермент-PLP. Образование рацемического продукта (D-Glu) происходит очень редко. [17]

Конкретные этапы полуреакции фермент-PLP + аспартат ⇌ фермент-PMP + оксалоацетат следующие (см. рисунок); другая полуреакция (не показана) протекает обратным образом с использованием α-кетоглутарата в качестве субстрата. [5] [6]

Механизм реакции аспартатаминотрансферазы
  1. Образование внутреннего альдимина : во-первых, ε-аминогруппа Lys258 образует связь основания Шиффа с углеродом альдегида с образованием внутреннего альдимина.
  2. Трансальдиминирование: внутренний альдимин затем становится внешним альдимином, когда ε-аминогруппа Lys258 заменяется аминогруппой аспартата. Эта реакция трансальдиминирования происходит посредством нуклеофильной атаки депротонированной аминогруппы Asp и протекает через тетраэдрический промежуточный продукт. На этом этапе карбоксилатные группы Asp стабилизируются гуанидиновыми группами остатков Arg386 и Arg 292 фермента.
  3. Образование хиноноида : затем водород, присоединенный к α-углероду Asp, отделяется (считается, что Lys258 является акцептором протона) с образованием промежуточного хиноноида.
  4. Образование кетимина : хиноноид репротонируется, но теперь у альдегидного углерода, с образованием промежуточного кетимина.
  5. Гидролиз кетимина : Наконец, кетимин гидролизуется с образованием PMP и оксалоацетата.

Считается, что этот механизм имеет несколько этапов, частично определяющих скорость . [18] Однако было показано, что стадия связывания субстрата (трансальдиминирование) ускоряет каталитическую реакцию. [19]

Клиническое значение

АСТ похожа на аланиновую трансаминазу (АЛТ) в том, что оба фермента связаны с паренхиматозными клетками печени. Разница в том, что АЛТ обнаруживается преимущественно в печени, клинически незначительные количества обнаруживаются в почках, сердце и скелетных мышцах, тогда как АСТ обнаруживается в печени, сердце ( сердечная мышца ), скелетных мышцах, почках, головном мозге и красных тканях. клетки крови. [ нужна ссылка ] В результате АЛТ является более специфическим индикатором воспаления печени, чем АСТ, поскольку АСТ может быть повышена и при заболеваниях, поражающих другие органы, таких как инфаркт миокарда , острый панкреатит , острая гемолитическая анемия , тяжелые ожоги, острая болезнь почек. заболевания опорно-двигательного аппарата и травмы. [20]

АСТ был определен как биохимический маркер для диагностики острого инфаркта миокарда в 1954 году. Однако использование АСТ для такого диагноза в настоящее время является излишним и заменено сердечными тропонинами . [21]

Лабораторные результаты всегда следует интерпретировать с использованием референсного диапазона лаборатории, проводившей тест. Примеры эталонных диапазонов показаны ниже:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Кармен А., Вроблевски Ф., Ладью Дж.С. (январь 1955 г.). «Активность трансаминаз в крови человека». Журнал клинических исследований . 34 (1): 126–131. дои : 10.1172/jci103055. ПМК  438594 . ПМИД  13221663.
  2. ^ Кармен А. (январь 1955 г.). «Заметка о спектрометрическом исследовании глутамин-щавелевокислой трансаминазы в сыворотке крови человека». Журнал клинических исследований . 34 (1): 131–133. дои : 10.1172/JCI103055. ПМК 438594 . ПМИД  13221664. 
  3. ^ Ладью Дж. С., Вроблевски Ф., Кармен А. (сентябрь 1954 г.). «Активность глутаминовой щавелевоуксусной трансаминазы в сыворотке крови при остром трансмуральном инфаркте миокарда у человека». Наука . 120 (3117): 497–499. Бибкод : 1954Sci...120..497L. дои : 10.1126/science.120.3117.497. ПМИД  13195683.
  4. ^ ab Джаннини Э.Г., Теста Р., Саварино В. (февраль 2005 г.). «Изменение ферментов печени: руководство для врачей». CMAJ . 172 (3): 367–379. дои : 10.1503/cmaj.1040752. ПМК 545762 . PMID  15684121. Клиренс аминотрансфераз осуществляется в печени синусоидальными клетками. Период полувыведения из кровообращения составляет около 47 часов для АЛТ, около 17 часов для общей АСТ и в среднем 87 часов для митохондриальной АСТ. 
  5. ^ аб Кирш Дж. Ф., Эйхель Г., Форд Г. К., Винсент М. Г., Янсониус Дж. Н., Геринг Х., Кристен П. (апрель 1984 г.). «Механизм действия аспартатаминотрансферазы, предложенный на основе ее пространственной структуры». Журнал молекулярной биологии . 174 (3): 497–525. дои : 10.1016/0022-2836(84)90333-4. ПМИД  6143829.
  6. ^ аб Берг Дж. М., Тимочко Дж. Л., Страйер Л. (2006). Биохимия . У. Х. Фриман. стр. 656–660. ISBN 978-0-7167-8724-2.
  7. ^ аб Хаяши Х, Вада Х, Ёсимура Т, Эсаки Н, Сода К (1990). «Последние темы исследований фермента пиридоксаль-5'-фосфата». Ежегодный обзор биохимии . 59 : 87–110. doi : 10.1146/annurev.bi.59.070190.000511. ПМИД  2197992.
  8. ^ Муриана FJ, Альварес-Оссорио MC, Релимпио AM (август 1991 г.). «Очистка и характеристика аспартатаминотрансферазы из галофильной архебактерии Haloferax mediterranei». Биохимический журнал . 278 (1): 149–154. дои : 10.1042/bj2780149. ПМЦ 1151461 . ПМИД  1909112. 
  9. ^ Окамото А, Като Р, Масуи Р, Ямагиши А, Осима Т, Курамицу С (январь 1996 г.). «Аспартатаминотрансфераза из чрезвычайно термофильной бактерии Thermus thermophilus HB8». Журнал биохимии . 119 (1): 135–144. doi : 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a021198. ПМИД  8907187.
  10. ^ Гельфанд Д.Х., Штейнберг Р.А. (апрель 1977 г.). «Мутанты Escherichia coli с дефицитом аминотрансфераз аспартата и ароматических аминокислот». Журнал бактериологии . 130 (1): 429–440. дои : 10.1128/JB.130.1.429-440.1977. ПМК 235221 . ПМИД  15983. 
  11. ^ abc McPhalen CA, Винсент М.Г., Янсониус Дж.Н. (май 1992 г.). «Уточнение рентгеновской структуры и сравнение трех форм митохондриальной аспартатаминотрансферазы». Журнал молекулярной биологии . 225 (2): 495–517. дои : 10.1016/0022-2836(92)90935-Д. ПМИД  1593633.
  12. ^ Ри С., Сильва М.М., Хайд CC, Роджерс PH, Мецлер CM, Мецлер DE, Арноне А (июль 1997 г.). «Уточнение и сравнение кристаллических структур цитозольной аспартатаминотрансферазы свиньи и ее комплекса с 2-метиласпартатом». Журнал биологической химии . 272 (28): 17293–17302. дои : 10.1074/jbc.272.28.17293 . ПМИД  9211866.
  13. ^ Камитори С., Хироцу К., Хигучи Т., Кондо К., Иноуэ К., Курамицу С. и др. (сентябрь 1988 г.). «Трехмерная структура аспартатаминотрансферазы Escherichia coli с разрешением 2,8 А». Журнал биохимии . 104 (3): 317–318. doi : 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a122464. ПМИД  3071527.
  14. ^ abc Данишефский А.Т., Оннуфер Дж.Дж., Пецко Г.А., Ринге Д. (февраль 1991 г.). «Активность и структура мутантов активного центра R386Y и R386F аспартатаминотрансферазы Escherichia coli». Биохимия . 30 (7): 1980–1985. дои : 10.1021/bi00221a035. ПМИД  1993208.
  15. ^ Макфален Калифорния, Винсент М.Г., Пико Д., Янсониус Дж.Н., Леск А.М., Чотия С. (сентябрь 1992 г.). «Закрытие домена в митохондриальной аспартатаминотрансферазе». Журнал молекулярной биологии . 227 (1): 197–213. дои : 10.1016/0022-2836(92)90691-C. ПМИД  1522585.
  16. ^ Хироцу К., Гото М., Окамото А., Мияхара I (2005). «Двойное субстратное распознавание аминотрансфераз». Химическая запись . 5 (3): 160–172. дои : 10.1002/tcr.20042. ПМИД  15889412.
  17. ^ Кочхар С., Кристен П. (февраль 1992 г.). «Механизм рацемизации аминокислот аспартатаминотрансферазой». Европейский журнал биохимии . 203 (3): 563–569. дои : 10.1111/j.1432-1033.1992.tb16584.x . ПМИД  1735441.
  18. ^ Гольдберг Дж. М., Кирш Дж. Ф. (апрель 1996 г.). «Реакция, катализируемая аспартатаминотрансферазой Escherichia coli, имеет несколько стадий, частично определяющих скорость, тогда как в реакции, катализируемой мутантом Y225F, преобладает гидролиз кетимина». Биохимия . 35 (16): 5280–5291. дои : 10.1021/bi952138d. ПМИД  8611515.
  19. ^ Хаяси Х, Мизугути Х, Мияхара И, Накадзима Ю, Хироцу К, Кагамияма Х (март 2003 г.). «Конформационное изменение аспартатаминотрансферазы при связывании субстрата вызывает напряжение в каталитической группе и усиливает катализ». Журнал биологической химии . 278 (11): 9481–9488. дои : 10.1074/jbc.M209235200 . ПМИД  12488449.
  20. ^ "АСТ/АЛТ". www.rnceus.com .
  21. ^ Gaze DC (сентябрь 2007 г.). «Роль существующих и новых сердечных биомаркеров для кардиопротекции». Текущее мнение об исследуемых препаратах . 8 (9): 711–717. ПМИД  17729182.
  22. ^ GPnotebook > эталонный диапазон (AST). Получено 7 декабря 2009 г. Архивировано 7 января 2017 г. на Wayback Machine.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

На Wikimedia Commons есть средства массовой информации, связанные с аспартат-трансаминазами .