Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Аспартат трансаминаза.png
Аспартатаминотрансфераза из Escherichia coli связывается с кофактором пиридоксаль-5-фосфатом . [1]
Идентификаторы
Номер ЕС2.6.1.1
Количество CAS9000-97-9
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
BRENDABRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmigo / QuickGO
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки

Аспартаттрансаминаза ( AST ) или аспартатаминотрансфераза , также известная как AspAT / ASAT / AAT или (сывороточная) глутаминовая щавелевоуксусная трансаминаза ( GOT , SGOT ), представляет собой пиридоксальфосфат (PLP) -зависимый фермент трансаминазы ( EC 2.6.1.1 ), который был первым описанный Артуром Карменом и его коллегами в 1954 году. [2] [3] [4] AST катализирует обратимый перенос α-аминогруппы между аспартатом и глутаматом и, как таковой, является важным ферментом в метаболизме аминокислот. АСТ находится в печени , сердце ,скелетные мышцы , почки , мозг и эритроциты. Уровень AST в сыворотке, уровень ALT ( аланинтрансаминазы ) и их соотношение (отношение AST / ALT ) обычно измеряются клинически как биомаркеры здоровья печени. Анализы являются частью панелей крови .

Полураспада общего AST в обращении приблизительно 17 часов и, в среднем, 87 часов для митохондриальной АСТ. [5] аминотрансфераза очищается синусоидальными клетками в печени. [5]

Функция [ править ]

Аспартаттрансаминаза катализирует взаимное превращение аспартата и α-кетоглутарата в оксалоацетат и глутамат .

L-аспартат (Asp) + α-кетоглутарат ↔ оксалоацетат + L-глутамат (Glu)

Реакция, катализируемая аспартатаминотрансферазой

Как прототип трансаминазы, AST полагается на PLP (витамин B6) в качестве кофактора для переноса аминогруппы с аспартата или глутамата на соответствующую кетокислоту . При этом кофактор перемещается между PLP и формой пиридоксаминфосфата (PMP). [6] Перенос аминогруппы, катализируемый этим ферментом, имеет решающее значение как для деградации аминокислот, так и для биосинтеза. При расщеплении аминокислот после превращения α-кетоглутарата в глутамат глутамат впоследствии подвергается окислительному дезаминированию с образованием ионов аммония , которые выводятся в виде мочевины . В обратной реакции аспартат может быть синтезирован из оксалоацетата, который является ключевым промежуточным продуктом в цикле лимонной кислоты .[7]

Изоферменты [ править ]

Два изофермента присутствуют в большом количестве эукариот. В людях:

  • GOT1 / cAST, цитозольный изофермент происходит в основном из красных кровяных телец и сердца .
  • GOT2 / mAST, митохондриальный изофермент присутствует преимущественно в печени.

Считается, что эти изоферменты произошли от общего предкового AST посредством дупликации генов, и они имеют гомологию последовательностей примерно 45%. [8]

AST также был обнаружен у ряда микроорганизмов, включая E. coli , H. mediterranei , [9] и T. thermophilus . [10] В E. coli фермент кодируется геном aspC , а также было показано, что он проявляет активность трансаминазы ароматических аминокислот ( EC 2.6.1.57 ). [11]

Структура [ править ]

Структура аспартаттрансаминазы митохондрий сердца курицы

Были проведены исследования рентгеновской кристаллографии для определения структуры аспартаттрансаминазы из различных источников, включая митохондрии цыплят [12], цитозоль сердца свиньи [13] и E. coli . [14] [15] В целом, трехмерная структура полипептидов для всех видов очень похожа. AST является димером , состоящим из двух идентичных субъединиц, каждая из которых имеет примерно 400 аминокислотных остатков и имеет молекулярную массу примерно 45 кДа. [8] 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, который включает остатки 48-325, связывает кофактор PLP через альдиминовую связь 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. [12] [15] [16]

Два независимых активных сайта расположены рядом с интерфейсом между двумя доменами. Внутри каждого активного сайта пара остатков аргинина отвечает за специфичность фермента в отношении субстратов дикарбоновых кислот : Arg386 взаимодействует с проксимальной (α-) карбоксилатной группой субстрата, в то время как Arg292 образует комплексы с дистальным (боковая цепь) карбоксилатом. [12] [15]

Что касается вторичной структуры, AST содержит как α-, так и β-элементы. Каждый домен имеет центральный лист β-тяжей с α-спиралями, упакованными с обеих сторон.

Механизм [ править ]

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. [17] В любом случае трансаминазная реакция состоит из двух подобных полуреакций, которые составляют то, что называется механизмом 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 в процессе исходный фермент-PLP. Образование рацемического продукта (D-Glu) происходит очень редко. [18]

Конкретные стадии полуреакции фермент-PLP + аспартат ⇌ фермент-PMP + оксалоацетат следующие (см. Рисунок); другая полуреакция (не показана) протекает в обратном порядке с α-кетоглутаратом в качестве субстрата. [6] [7]

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 замещается аминогруппой аспартата. Эта реакция трансальдиминирования происходит через нуклеофильную атаку депротонированной аминогруппой Asp и протекает через тетраэдрический промежуточный продукт. На этом этапе карбоксилатные группы Asp стабилизируются гуанидиниевыми группами остатков фермента Arg386 и Arg 292.
  3. Образование хиноноидов : водород, присоединенный к α -углероду Asp, затем извлекается (считается, что Lys258 является акцептором протонов) с образованием промежуточного хиноноида.
  4. Образование кетимина : хиноноид репротонируется, но теперь на углероде альдегида, 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 . [19] Однако было показано, что стадия связывания субстрата (трансальдиминирование) ускоряет каталитическую реакцию. [20]

Клиническое значение [ править ]

AST похож на аланинтрансаминазу (ALT) в том, что оба фермента связаны с паренхиматозными клетками печени . Разница в том, что АЛТ обнаруживается преимущественно в печени, при этом незначительные количества обнаруживаются в почках, сердце и скелетных мышцах, в то время как АСТ обнаруживается в печени, сердце ( сердечной мышце ), скелетных мышцах, почках, головном мозге и красном цвете. кровяные клетки. [21] В результате АЛТ является более специфическим индикатором воспаления печени, чем АСТ, поскольку АСТ может повышаться также при заболеваниях, поражающих другие органы, таких как инфаркт миокарда , острый панкреатит , острая гемолитическая анемия , тяжелые ожоги и т. Д.острой почечной недостаточности , заболеваний опорно - двигательного аппарата, а также травмы. [22]

AST был определен как биохимический маркер для диагностики острого инфаркта миокарда в 1954 году. Однако использование AST для такого диагноза в настоящее время излишне и заменено сердечными тропонинами . [23]

AST обычно измеряется клинически как часть диагностических тестов функции печени для определения здоровья печени. Однако важно помнить, что источник AST (и, в меньшей степени, ALT) в анализах крови может отражать патологию в органах, отличных от печени. Фактически, когда АСТ выше, чем АЛТ, следует рассматривать мышечный источник этих ферментов. Например, воспаление мышц из-за дерматомиозита может вызвать AST> ALT. Это хорошее напоминание о том, что АСТ и АЛТ не являются хорошими показателями функции печени, потому что они ненадежно отражают синтетические способности печени и могут поступать из других тканей, кроме печени (например, мышц).

Лабораторные тесты всегда следует интерпретировать с использованием эталонного диапазона из лаборатории, проводившей тест. Примеры эталонных диапазонов показаны ниже:

Тип пациентаКонтрольные диапазоны [24]
Мужской8-40 МЕ / л
женский6–34 МЕ / л

См. Также [ править ]

  • Аланинтрансаминаза (ALT / ALAT / SGPT)
  • Трансаминазы

Ссылки [ править ]

  1. ^ PDB : 1AAM Almo SC, Smith DL, Danishefsky AT, Ринге D (март 1994). «Структурная основа измененной субстратной специфичности мутанта активного сайта R292D аспартатаминотрансферазы из E. coli». Protein Eng . 7 (3): 405–412. DOI : 10,1093 / белок / 7.3.405 . PMID  7909946 .
  2. ^ КАРМЕН, А; WROBLEWSKI, F; LADUE, JS (январь 1955 г.). «Активность трансаминаз в крови человека» . Журнал клинических исследований . 34 (1): 126–31. DOI : 10,1172 / jci103055 . PMC 438594 . PMID 13221663 .  
  3. ^ KARMEN, A (январь 1955). «Заметка о спектрометрическом анализе глутамино-щавелевоуксусной трансаминазы в сыворотке крови человека» . Журнал клинических исследований . 34 (1): 131–3. DOI : 10.1172 / JCI103055 . PMC 438594 . PMID 13221664 .  
  4. ^ LADUE, JS; WROBLEWSKI, F; КАРМЕН, А (24 сентября 1954 г.). «Сывороточная активность глутаминовой щавелевоуксусной трансаминазы при остром трансмуральном инфаркте миокарда человека». Наука . 120 (3117): 497–9. DOI : 10.1126 / science.120.3117.497 . PMID 13195683 . 
  5. ^ a b Джаннини, EG (1 февраля 2005 г.). «Изменение ферментов печени: руководство для врачей» . Журнал Канадской медицинской ассоциации . 172 (3): 367–379. DOI : 10,1503 / cmaj.1040752 . ISSN 0820-3946 . PMC 545762 . PMID 15684121 . Клиренс аминотрансфераз осуществляется в печени синусоидальными клетками. Период полувыведения из кровотока составляет около 47 часов для АЛТ, около 17 часов для общего АСТ и в среднем 87 часов для митохондриального АСТ.   
  6. ^ a b Кирш Дж. Ф., Эйхеле Дж., Форд Дж., Винсент М. Г., Янсониус Дж. Н., Геринг Х. и др. (1984). «Механизм действия аспартатаминотрансферазы предложен на основе ее пространственной структуры». J Mol Biol . 174 (3): 497–525. DOI : 10.1016 / 0022-2836 (84) 90333-4 . PMID 6143829 . 
  7. ^ а б Берг, JM; Тимочко, JL; Страйер, Л. (2006). Биохимия . WH Freeman. С. 656–660. ISBN 978-0-7167-8724-2.
  8. ^ а б Хаяси Х, Вада Х, Йошимура Т., Эсаки Н., Сода К. (1990). «Последние темы в исследованиях пиридоксаль-5'-фосфатных ферментов». Анну Рев Биохим . 59 : 87–110. DOI : 10.1146 / annurev.bi.59.070190.000511 . PMID 2197992 . 
  9. ^ Muriana FJ, Альварес-Оссорио MC, Relimpio AM (1991). «Очистка и характеристика аспартатаминотрансферазы из галофильных архебактерий Haloferax mediterranei» . Biochem J . 278 (1): 149–54. DOI : 10.1042 / bj2780149 . PMC 1151461 . PMID 1909112 .  
  10. Перейти ↑ Okamoto A, Kato R, Masui R, Yamagishi A, Oshima T, Kuramitsu S (1996). «Аспартатаминотрансфераза из чрезвычайно термофильной бактерии Thermus thermophilus HB8». J Biochem . 119 (1): 135–44. DOI : 10.1093 / oxfordjournals.jbchem.a021198 . PMID 8907187 . 
  11. ^ Гельфанд DH, Steinberg RA (1977). «Мутанты Escherichia coli с дефицитом аспартата и аминотрансфераз ароматических аминокислот» . J Bacteriol . 130 (1): 429–40. DOI : 10.1128 / JB.130.1.429-440.1977 . PMC 235221 . PMID 15983 .  
  12. ^ a b c McPhalen CA, Винсент М.Г., Янсониус Дж. Н. (1992). «Уточнение структуры рентгеновских лучей и сравнение трех форм митохондриальной аспартатаминотрансферазы». J Mol Biol . 225 (2): 495–517. DOI : 10.1016 / 0022-2836 (92) 90935-D . PMID 1593633 . 
  13. ^ Rhee S, Silva MM, Hyde CC, Rogers PH, Metzler CM, Metzler DE, et al. (1997). «Уточнение и сравнение кристаллических структур цитозольной аспартатаминотрансферазы свиньи и ее комплекса с 2-метиласпартатом» . J Biol Chem . 272 (28): 17293–302. DOI : 10.1074 / jbc.272.28.17293 . PMID 9211866 . 
  14. ^ Камитори С., Хироцу К., Хигучи Т., Кондо К., Иноуэ К., Курамицу С. и др. (1988). «Трехмерная структура аспартатаминотрансферазы из Escherichia coli при разрешении 2,8 A». J Biochem . 104 (3): 317–8. DOI : 10.1093 / oxfordjournals.jbchem.a122464 . PMID 3071527 . 
  15. ^ a b c Данишефский А.Т., Оннуфер Дж. Дж., Петско Г. А., Ринг Д. (1991). «Активность и структура мутантов активного сайта R386Y и R386F аспартатаминотрансферазы Escherichia coli». Биохимия . 30 (7): 1980–1985. DOI : 10.1021 / bi00221a035 . PMID 1993208 . 
  16. ^ McPhalen СА, Винсент М., Пико D, Jansonius Ю.Н., Lesk А.М., Chothia С (1992). «Закрытие домена в митохондриальной аспартатаминотрансферазе». J Mol Biol . 227 (1): 197–213. DOI : 10.1016 / 0022-2836 (92) 90691-C . PMID 1522585 . 
  17. ^ Hirotsu K, M Goto, Okamoto A, Мияхара I (2005). «Двойное распознавание субстратов аминотрансфераз». Химический отчет . 5 (3): 160–172. DOI : 10.1002 / tcr.20042 . PMID 15889412 . 
  18. ^ Кочхар S, Крестят P (1992). «Механизм рацемизации аминокислот аспартатаминотрансферазой» . Eur J Biochem . 203 (3): 563–569. DOI : 10.1111 / j.1432-1033.1992.tb16584.x . PMID 1735441 . 
  19. ^ Голдберг JM, Кирш JF (1996). «Реакция, катализируемая аспартатаминотрансферазой Escherichia coli, имеет несколько стадий, частично определяющих скорость, в то время как реакция, катализируемая мутантом Y225F, определяется гидролизом кетимина». Биохимия . 35 (16): 5280–5291. DOI : 10.1021 / bi952138d . PMID 8611515 . 
  20. ^ Хаяси Х, Мидзугути Х, Мияхара I, Накадзима Y, Хироцу К., Кагамияма Х (2003). «Конформационное изменение аспартатаминотрансферазы при связывании субстрата вызывает напряжение в каталитической группе и усиливает катализ» . J Biol Chem . 278 (11): 9481–9488. DOI : 10.1074 / jbc.M209235200 . PMID 12488449 . 
  21. ^ http://dynaweb.ebscohost.com/Detail?sid=923b5a81-7daf-46b7-bdb2-86d8649da6ef@sessionmgr13&vid=&db=dme&ss=AN+%22316452%22&sl=ll [ постоянная мертвая ссылка ]
  22. ^ «АСТ / АЛТ» . www.rnceus.com .
  23. ^ Gaze DC (2007). «Роль существующих и новых кардиологических биомаркеров для кардиопротекции». Текущее мнение об исследуемых лекарствах . 8 (9): 711–7. PMID 17729182 . 
  24. ^ GPnotebook> эталонный диапазон (AST) по состоянию на 7 декабря 2009 г.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Янсониус, JN ; Винсент, MG (1987). «Структурная основа катализа аспартатаминотрансферазой». В Jurnak FA; Макферсон А (ред.). Биологические макромолекулы и сборки . 3 . Нью-Йорк: Вили. С. 187–285. ISBN 978-0-471-85142-4.
  • Курамицу С., Окуно С., Огава Т., Огава Х., Кагамияма Х. (1985). «Аспартатаминотрансфераза Escherichia coli: нуклеотидная последовательность гена aspC». J. Biochem . 97 (4): 1259–62. DOI : 10.1093 / oxfordjournals.jbchem.a135173 . PMID  3897210 .
  • Кондо К., Вакабаяси С., Яги Т., Кагамияма Х. (1984). «Полная аминокислотная последовательность аспартатаминотрансферазы из Escherichia coli: сравнение последовательностей с изоферментами свиньи». Biochem. Биофиз. Res. Commun . 122 (1): 62–67. DOI : 10.1016 / 0006-291X (84) 90439-X . PMID  6378205 .
  • Иноуэ К., Курамицу С., Окамото А., Хироцу К., Хигучи Т., Кагамияма Х. (1991). «Сайт-направленный мутагенез аспартатаминотрансферазы Escherichia coli: роль Tyr70 в каталитических процессах». Биохимия . 30 (31): 7796–7801. DOI : 10.1021 / bi00245a019 . PMID  1868057 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Аспартат + трансаминаза в Национальных медицинских предметных рубриках США (MeSH)
  • AST - Лабораторные тесты онлайн
  • AST: Медицинская энциклопедия MedlinePlus