Для синтеза специфических белков организма необходимо присутствие полного «набора» всех их мономеров-аминокислот. Незаменимые аминокислоты должны поступать с пищей, биосинтез заменимых аминокислот
осуществляется в тканях. Исходными веществами в условиях биосинтеза заменимых аминокислот есть промежуточные продукты расщепления углеводов, метаболиты цикла Кребса и незаменимые аминокислоты.
Результате длительных исследований О.О.Браунштейн и М.Г.Криц-ман в 1937 г. установили, что из пировиноградной и глутаминовой кислот при их взаимодействии образуются аланин и а-кетоглутаровая кислота, при этом свободный аммиак не выделяется. Добавление глутаминовой кислоты к «переживающих» тканей ускоряет превращение а-кето-кислот в аминокислоты с одновременным увеличением количества а-кетоглутаровой кислоты. а-кетоглутаровой кислоты при добавлении ее в экстрактов различных органов усиливает окисление в них аминокислот в кетокислоты. Этот процесс не сопровождается увеличением концентрации аммиака, а способствует повышению количества глутаминовой кислоты. Итак, между аминокислотами и кетокислот происходит обратимое переноса аминогруппы. Механизм трансаминирования (переаминирования) изучали О.О.Браунштейн с сотрудниками, Мецлер, икал и Снелл.
Важную роль в этом процессе играют моноаминодикарбоно-е кислоты - глутаминовая и аспарагиновая, особенно первая.
Аминотрансферазы присутствуют во всех клетках животных и растений, а также в микроорганизмах. Уже известно более 50 аминотрансфераз. Большинство изученных аминотрансфераз проявляют групповую специфичность, используя в качестве субстрата несколько аминокислот.
Акцепторами аминогрупп в реакциях трансаминирования есть три а-кето-кислоты: пировиноградная, щавелевоуксусную и а-кетоглутаровая. При переносе аминогрупп на пируват или оксалоацетат образуются, соответственно, аланин или аспарагиновая кислота. Далее КН2-группы из аланина и аспарагиновой кислоты переносятся на а-кетоглутаровой кислоты с образованием глутаминовой кислоты. Эту реакцию катализируют высокоактивные аланинаминотрансфераза (АЛТ) и аспартатаминотрансферазы (АСТ), для которых характерна субстратная специфичность. Смысл трансаминирования заключается в его коллекторной функции, другими словами, в том, что аминогруппы от различных аминокислот собираются в одной форме - в виде L-глутаминовой кислоты.
Таким образом, катаболизм различных аминокислот приводит, наконец, к образованию единого продукта. Последний является донором аминогрупп при образовании заменимых аминокислот из соответствующих кетокислот, также образуются при метаболизме углеводов и липидов.
Во всех трансаминаз простетической группы крепко связана с белковой частью, и механизм их действия одинаков. Простетической группой трансаминаз выступает пиридоксальфосфат - производное пиридоксина или витамина В6 в форме Пиридоксальфосфат (Палфи). Процесс трансаминирования происходит в несколько этапов. Сначала а-аминогруппа аминокислоты взаимодействует с альдегидной группы кофермента Пиридоксальфосфат (Палфи), в результате чего образуется промежуточная неустойчивая соединение аминокислоты с коферментом. Этот промежуточный продукт является ковалентной соединением - шиффовою основой (I). Затем происходит внутримолекулярных перестройка.
смещение двойной связи C = N-и гидролитическое отщепление углеродного скелета аминокислоты - донора аминогруппы. При этом ее аминогруппа остается ковалентно связанной с простетической группой в форме пиридоксаминофосфату (ПАМФ).
Пиридоксаминофосфат снова образует шиффову основу (II) с акцептором аминогруппы а-кетокислот, в данном случае а-кетоглута-Ратом, на который и переносится аминогруппа. Вследствие этого синтезируется новая аминокислота, в данном случае глутаминовая, а пиридокса-аминфосфат-фермент превращается в пиридоксальфосфат-фермент. Образована глутаминовая кислота под влиянием специфической Дезами-существующим дегидрогеназы - глутаматдегидрогеназы - дезаминируется в а-кетоглутаровой кислоты, которая снова может присоединить аминогруппу благодаря переаминированию от аминокислоты, трудно дезаминируется, например, от лизина, и превращаться в глутаминовую; последняя снова дезаминирующая и превращается в а-кетоглутаровой кислоты.
Подобную функцию, только в меньшем объеме, способны выполнять аспарагиновая и щавелевоуксусную кислоты. Процессы трансаминирования активно протекают в цитоплазме и в митохондриях.
Таким образом, трансаминирования является основным процессом в организме, с помощью которого происходит не только превращение аминокислот в кетокислоты, но и превращение кетокислот, в том числе и тех, которые образуются на дорогах метаболизма углеводов и липидов, в аминокислоты, являющиеся важным звеном взаимосвязь связи между реакциями распада и биосинтеза.