Aspartat transaminaz - Aspartate transaminase

Aspartat transaminaz.png
Kofaktör piridoksal 5-fosfat ile bağlanan Escherichia coli kaynaklı aspartat aminotransferaz .
tanımlayıcılar
AB numarası 2.6.1.1
CAS Numarası. 9000-97-9
veritabanları
IntEnz IntEnz görünümü
BRENDA BRENDA girişi
ExPASy NiceZyme görünümü
fıçı Fıçı girişi
MetaCyc metabolik yol
PRİAM profil
PDB yapıları RCSB PDB PDBe PDB toplamı
Gen ontolojisi AmiGO / QuickGO

AspAT/ASAT/AAT veya (serum) glutamik oksaloasetik transaminaz ( GOT , SGOT ) olarak da bilinen aspartat transaminaz ( AST ) veya aspartat aminotransferaz , ilk olarak bilinen bir piridoksal fosfat (PLP) bağımlı transaminaz enzimidir ( EC 2.6.1.1 ). Arthur Karmen ve meslektaşları tarafından 1954'te tarif edilmiştir. AST, bir a-amino grubunun aspartat ve glutamat arasında tersinir transferini katalize eder ve bu nedenle amino asit metabolizmasında önemli bir enzimdir. AST karaciğer , kalp , iskelet kası , böbrekler , beyin ve kırmızı kan hücrelerinde bulunur. Serum AST düzeyi, serum ALT ( alanin transaminaz ) düzeyi ve bunların oranı ( AST/ALT oranı ) genellikle karaciğer sağlığı için biyobelirteçler olarak klinik olarak ölçülür . Testler kan panellerinin bir parçasıdır .

Yarılanma ömrü dolaşımda toplam AST için ortalama, 87 saat üzerinde, 17 saat yaklaşır ve mitokondriyal AST. Aminotransferaz , karaciğerdeki sinüzoidal hücreler tarafından temizlenir .

İşlev

Aspartat transaminaz birbirlerine dönüşümlerini aspartat ve α-ketoglutarat ile oksaloasetat ve glutamat .

L-Aspartat (Asp) + α-ketoglutarat ↔ oksaloasetat + L-glutamat (Glu)

Aspartat aminotransferaz tarafından katalize edilen reaksiyon

Prototipik bir transaminaz olarak AST, amino grubunu aspartat veya glutamattan ilgili ketoasite transfer etmek için bir kofaktör olarak PLP'ye (Vitamin B6) dayanır . Bu süreçte, kofaktör PLP ile piridoksamin fosfat (PMP) formu arasında gidip gelir . Bu enzim tarafından katalize edilen amino grup transferi, hem amino asit yıkımı hem de biyosentezde çok önemlidir. Amino asit degradasyonunda, a-ketoglutaratın glutamata dönüşümünü takiben, glutamat daha sonra oksidatif deaminasyona uğrayarak üre olarak atılan amonyum iyonlarını oluşturur . Ters reaksiyonda, aspartat, sitrik asit döngüsünde anahtar bir ara ürün olan oksaloasetattan sentezlenebilir .

izoenzimler

Çok çeşitli ökaryotlarda iki izoenzim bulunur. İnsanlarda:

Bu izoenzimlerin, gen duplikasyonu yoluyla ortak bir ataya ait AST'den evrimleştiği düşünülmektedir ve yaklaşık olarak %45'lik bir dizi homolojisini paylaşırlar.

AST ayrıca E. coli , H. mediterranei ve T. thermophilus dahil olmak üzere bir dizi mikroorganizmada bulunmuştur . Olarak , E. coli , enzim ile kodlanan aspC geni ve aynı zamanda bir aktivitesini sergiledikleri gösterilmiştir aromatik amino asit transaminaz ( EC 2.6.1.57 ).

Yapı

Tavuk kalp mitokondrilerinden aspartat transaminazın yapısı

Tavuk mitokondri, domuz kalbi sitozolü ve E. coli dahil olmak üzere çeşitli kaynaklardan aspartat transaminazın yapısını belirlemek için X-ışını kristalografi çalışmaları yapılmıştır . Genel olarak, tüm türler için üç boyutlu polipeptit yapısı oldukça benzerdir. AST , her biri yaklaşık 400 amino asit kalıntısı ve yaklaşık 45 kD moleküler ağırlığı olan iki özdeş alt birimden oluşan dimeriktir . Her alt birim, büyük ve küçük bir alandan ve ayrıca N-terminal kalıntıları 3-14'ten oluşan üçüncü bir alandan oluşur; bu birkaç kalıntı, dimerin iki alt birimini birbirine bağlayan ve stabilize eden bir iplik oluşturur. 48-325 kalıntılarını içeren geniş alan, bir aldimin bağlantısı yoluyla PLP kofaktörünü Lys258'in e-amino grubuna bağlar. Bu alandaki diğer kalıntılar – Asp 222 ve Tyr 225 – ayrıca hidrojen bağı yoluyla PLP ile etkileşime girer . Küçük alan, 15-47 ve 326-410 kalıntılarından oluşur ve substrat bağlanması üzerine enzimi "açık" bir yapıdan "kapalı" bir yapıya kaydıran esnek bir bölgeyi temsil eder.

İki bağımsız aktif site, iki etki alanı arasındaki arayüzün yakınında konumlandırılmıştır. Her aktif bölge içinde, bir çift arginin tortusu, enzimin dikarboksilik asit substratları için özgüllüğünden sorumludur : Arg386, substratın proksimal (a-)karboksilat grubu ile etkileşime girerken, Arg292 distal (yan zincir) karboksilat ile kompleks oluşturur.

İkincil yapı açısından AST, hem α hem de β elementlerini içerir. Her alan, her iki tarafında paketlenmiş α-helisleri olan bir merkezi β-iplik yaprağına sahiptir.

mekanizma

Aspartat transaminaz, tüm transaminazlarda olduğu gibi, ikili substrat tanıma yoluyla çalışır; yani, farklı yan zincirlere sahip iki amino asidi (Asp ve Glu) tanıyabilir ve seçici olarak bağlayabilir. Her iki durumda da, transaminaz reaksiyonu, pinpon mekanizması olarak adlandırılan şeyi oluşturan iki benzer yarı reaksiyondan oluşur . İlk yarı reaksiyonda, amino asit 1 (örneğin, L-Asp), ketoasit 1 (oksaloasetat) ve modifiye enzim-PMP'yi oluşturmak için enzim-PLP kompleksi ile reaksiyona girer. İkinci yarı reaksiyonda, ketoasit 2 (a-ketoglutarat), amino asit 2'yi (L-Glu) üretmek için enzim-PMP ile reaksiyona girerek, süreçte orijinal enzim-PLP'yi yeniden oluşturur. Rasemik bir ürün (D-Glu) oluşumu çok nadirdir.

Enzim-PLP + aspartat ⇌ Enzim-PMP + oksaloasetatın yarı reaksiyonu için spesifik adımlar aşağıdaki gibidir (şekle bakınız); diğer yarı reaksiyon (gösterilmemiştir), substrat olarak a-ketoglutarat ile ters şekilde ilerler.

Aspartat aminotransferaz için reaksiyon mekanizması
  1. Dahili aldimin oluşumu: İlk olarak, Lys258'in ε-amino grubu, bir dahili aldimin oluşturmak için aldehit karbonu ile bir Schiff bazı bağlantısı oluşturur.
  2. Transaldiminasyon: Lys258'in ε-amino grubu, aspartatın amino grubu ile yer değiştirdiğinde, dahili aldimin daha sonra bir harici aldimine dönüşür. Bu transaldiminasyon reaksiyonu, Asp'nin protondan arındırılmış amino grubu tarafından bir nükleofilik saldırı yoluyla meydana gelir ve bir tetrahedral ara madde ile ilerler. Bu noktada, Asp'nin karboksilat grupları , enzimin Arg386 ve Arg 292 kalıntılarının guanidinyum grupları tarafından stabilize edilir .
  3. Kinonoid oluşumu: Asp'nin a-karbonuna bağlı hidrojen daha sonra bir kinonoid ara ürünü oluşturmak için soyutlanır (Lys258'in proton alıcısı olduğu düşünülür).
  4. Ketimin oluşumu: Kinonoid yeniden protonlanır, ancak şimdi ketimin ara maddesini oluşturmak için aldehit karbonundadır.
  5. Ketimin hidrolizi : Son olarak, ketimin, PMP ve oksaloasetat oluşturmak üzere hidrolize edilir.

Bu mekanizmanın birden çok kısmen hız belirleyici adıma sahip olduğu düşünülmektedir . Bununla birlikte, substrat bağlama aşamasının (transaldiminasyon) katalitik reaksiyonu ileri sürdüğü gösterilmiştir.

Klinik önemi

AST, her iki enzimin de karaciğer parankimal hücreleri ile ilişkili olması bakımından alanin transaminazına (ALT) benzer . Aradaki fark, ALT'nin ağırlıklı olarak karaciğerde bulunması, klinik olarak ihmal edilebilir miktarların böbreklerde, kalpte ve iskelet kasında bulunması, AST'nin ise karaciğer, kalp ( kalp kası ), iskelet kası, böbrekler, beyin ve kırmızıda bulunmasıdır. kan hücreleri. Sonuç olarak, AST, miyokard enfarktüsü , akut pankreatit , akut hemolitik anemi , ciddi yanıklar, akut böbrek hastalığı , kas-iskelet sistemi hastalıkları gibi diğer organları etkileyen hastalıklarda da yükselebileceğinden , ALT karaciğer iltihabının AST'den daha spesifik bir göstergesidir. ve travma.

AST, 1954'te akut miyokard enfarktüsünün teşhisi için bir biyokimyasal belirteç olarak tanımlandı. Bununla birlikte, böyle bir teşhis için AST'nin kullanımı artık gereksizdir ve yerini kardiyak troponinler almıştır .

Laboratuvar testleri her zaman testi gerçekleştiren laboratuvarın referans aralığı kullanılarak yorumlanmalıdır. Örnek referans aralıkları aşağıda gösterilmiştir:

Hasta tipi Referans aralıkları
Erkek 8–40 IU/L
Dişi 6–34 IU/L

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

  • Jansonius, JN ; Vincent, MG (1987). "Aspartat aminotransferaz ile kataliz için yapısal temel". Jurnak FA'da; McPherson A (ed.). Biyolojik Makromoleküller ve Gruplar . 3 . New York: Wiley. s. 187–285. ISBN'si 978-0-471-85142-4.
  • Kuramitsu S, Okuno S, Ogawa T, Ogawa H, Kagamiyama H (1985). "Escherichia coli'nin aspartat aminotransferazı: aspC geninin nükleotid dizisi". J. Biochem . 97 (4): 1259–62. doi : 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a135173 . PMID  3897210 .
  • Kondo K, Wakabayashi S, Yagi T, Kagamiyama H (1984). "Escherichia coli kaynaklı aspartat aminotransferazın tam amino asit dizisi: domuz izoenzimleri ile dizi karşılaştırması". Biyokimya. Biyofiz. Araş. komün . 122 (1): 62-67. doi : 10.1016/0006-291X(84)90439-X . PMID  6378205 .
  • Inoue K, Kuramitsu S, Okamoto A, Hirotsu K, Higuchi T, Kagamiyama H (1991). "Escherichia coli aspartat aminotransferazın sahaya yönelik mutajenezi: Tyr70'in katalitik süreçlerdeki rolü". Biyokimya . 30 (31): 7796-7801. doi : 10.1021/bi00245a019 . PMID  1868057 .

Dış bağlantılar