A transaminação é um tipo de reação química que atua na "redistribuição" dos grupos amino a partir dos aminoácidos, pois envolve processos reversíveis de aminação (adição de um grupo amino) e desaminação (remoção de um grupo amino), que são catalisados por enzimas específicas conhecidas como transaminases ou aminotransferases.
A reação de transaminação geral envolve a troca entre um aminoácido e qualquer α-cetoácido, onde a troca de um grupo amino produz a versão cetoácido do primeiro substrato de aminoácido e a versão de aminoácido do primeiro substrato α-cetoácido.
Esquema gráfico de uma reação de transferência de aminotransferência entre um aminoácido e um alfa-cetoácido (Fonte: Alcibiades Via Wikimedia Commons)
O grupo amino que costuma ser trocado é o "alfa" amino, ou seja, aquele que participa da formação das ligações peptídicas e que define a estrutura dos aminoácidos, embora também possam ocorrer reações envolvendo outros grupos amino presentes em posições diferentes..
Com exceção da lisina, treonina, prolina e hidroxiprolina, todos os aminoácidos participam das reações de transaminação, embora as transaminases tenham sido descritas para histidina, serina, metionina e fenilalanina, mas suas vias metabólicas não envolvem esse tipo. de reações.
As reações de transaminação entre aminoácidos e α-cetoácidos foram descobertas em 1937 por Braunstein e Kritzmann e, desde então, têm sido objeto de intensos estudos, visto que ocorrem em muitos tecidos de diferentes organismos e para diferentes finalidades.
Em humanos, por exemplo, as transaminases são amplamente distribuídas nos tecidos do corpo e são particularmente ativas no tecido do músculo cardíaco, fígado, tecido do músculo esquelético e rins.
Mecanismo de reação
As reações de transaminação envolvem mais ou menos o mesmo mecanismo. Conforme discutido anteriormente, essas reações ocorrem como uma troca reversível de um grupo amino entre um aminoácido e um α-cetoácido (desaminado), produzindo o α-cetoácido do aminoácido doador e o aminoácido do receptor de α-cetoácido.
Essas reações dependem de um composto conhecido como fosfato de piridoxal, um derivado da vitamina B6 que participa como transportador de grupos amino e que se liga às enzimas transaminase por meio da formação de uma base de Schiff entre o grupo aldeído dessa molécula. e o ε-amino de um resíduo de lisina no sítio ativo da enzima.
A ligação entre o fosfato de piridoxal e o resíduo de lisina no sítio ativo não é covalente, mas ocorre por meio da interação eletrostática entre a carga positiva do nitrogênio na lisina e a carga negativa no grupo fosfato do piridoxal.
No decorrer da reação, o aminoácido que funciona como substrato desloca o grupo ε-amino do resíduo de lisina no sítio ativo que participa da base de Schiff com o piridoxal.
Enquanto isso, um par de elétrons do carbono alfa do aminoácido são removidos e transferidos para o anel de piridina que compõe o fosfato de piridoxal (carregado positivamente) e então "entregues" ao α-cetoácido que funciona como um segundo substrato.
Dessa forma, o fosfato de piridoxal não só participa da transferência ou transporte de grupos amino entre os aminoácidos e α-cetoácidos que são substratos das transaminases, mas também atua como um “sumidouro” de elétrons, facilitando a dissociação do alfa aminoácido hidrogênio.
Em resumo, o primeiro substrato, um aminoácido, transfere seu grupo amino para o fosfato de piridoxal, de onde é posteriormente transferido para o segundo substrato, um α-cetoácido, formando, entretanto, um composto intermediário conhecido como fosfato de piridoxamina.
Função de transaminação
As enzimas transaminase são geralmente encontradas no citosol e na mitocôndria e atuam na integração de diferentes vias metabólicas.
A glutamato desidrogenase em sua reação reversa, por exemplo, pode converter o glutamato em amônio, NADH (ou NADPH) e α-cetoglutarato, que pode entrar no ciclo do ácido tricarboxílico e funcionar para a produção de energia.
Esta enzima, que está na matriz mitocondrial, representa um ponto de ramificação que associa aminoácidos ao metabolismo energético, de modo que quando uma célula carece de energia na forma de carboidratos ou gorduras para funcionar, ela pode, alternativamente, usar alguns aminoácidos para o mesmo fim.
A formação da enzima (glutamato desidrogenase) durante o desenvolvimento do cérebro é essencial para o controle da desintoxicação do amônio, uma vez que foi demonstrado que alguns casos de retardo mental têm a ver com uma baixa atividade desta, o que leva a acúmulo de amônio, que é prejudicial à saúde do cérebro.
Em algumas células do fígado, as reações de transaminação também podem ser usadas para a síntese de glicose por gliconeogênese.
A glutamina é convertida em glutamato e amônio pela enzima glutaminase. Em seguida, o glutamato é convertido em α-cetoglutarato, que entra no ciclo de Krebs e depois na gliconeogênese. Esta última etapa ocorre graças ao fato de o malato, um dos produtos do percurso, ser transportado para fora da mitocôndria por meio de uma lançadeira.
Essa lançadeira deixa o α-cetoglutarato à mercê da enzima málica, que o converte em piruvato. Duas moléculas de piruvato podem então ser convertidas em uma molécula de glicose por meio da gliconeogênese.
Exemplos
As reações de transaminação mais comuns estão relacionadas aos aminoácidos alanina, ácido glutâmico e ácido aspártico.
Algumas enzimas aminotransferase podem, além do fosfato de piridoxal, usar o piruvato como uma "coenzima", como é o caso da glutamato-piruvato transaminase, que catalisa a seguinte reação:
glutamato + piruvato ↔ alanina + α-cetoglutarato
As células musculares dependem dessa reação para produzir alanina a partir do piruvato e para obter energia por meio do ciclo de Krebs através do α-cetoglutarato. Nessas células, o uso da alanina como fonte de energia depende da eliminação de grupos amino como íons amônio no fígado, por meio do ciclo da ureia.
Reação de transaminação de alanina (Fonte: Tomas Drab via Wikimedia Commons)
Outra reação de transaminação muito importante em diferentes espécies é a catalisada pela enzima aspartato aminotransferase:
L-Aspartato + α-Cetoglutarato ↔ Oxaloacetato + L-Glutamato
Por último, mas não menos importante, a reação de transaminação do ácido γ-aminobutírico (GABA), um aminoácido não proteico essencial para o sistema nervoso central que funciona como um neurotransmissor inibitório. A reação é catalisada por uma transaminase de ácido γ-aminobutírico e é mais ou menos a seguinte:
α-cetoglutarato + ácido 4-aminobutanóico ↔ Glutamato + semialdeído succínico
O semialdeído succínico é convertido em ácido succínico por meio de uma reação de oxidação e este último pode entrar no ciclo de Krebs para produção de energia.
Referências
- Bhagavan, NV, & Ha, CE (2002). Metabolismo de proteínas e aminoácidos. Medical Biochemistry (4ª ed.), Academic Press: San Diego, CA, EUA, 331.
- Cammarata, PS e Cohen, PP (1950). O escopo da reação de transaminação em tecidos animais. Journal of Biological Chemistry, 187, 439-452.
- Ha, CE e Bhagavan, NV (2011). Fundamentos da bioquímica médica: com casos clínicos. Academic Press.
- Litwack, G. (2017). Bioquímica humana. Academic Press.
- Rowsell, EV (1956). Transaminações com piruvato e outros α-cetoácidos. Biochemical Journal, 64 (2), 246.
- Snell, EE e Jenkins, WT (1959). O mecanismo da reação de transaminação. Journal of celular and comparative physiology, 54 (S1), 161-177.