2) аланиндезаминаза
3) глутаматдегидрогеназа (+)
4) аланинаминотрансфераза
Прямое окислительное дезаминирование катализирует глутаматдегидрогеназа. Фермент локализован преимущественно в митохондриях клеток печени и почек и превращает L-глутамат в α-кетоглутарат с образованием свободного аммония: L-глутамат + NAD+ или NADP+ ⇄ α-кетоглутарат + NH4+ + NAD(P)H. В отличие от трансаминирования, аминогруппа удаляется непосредственно в этой реакции, без промежуточного переноса на другой α-кетокислотный субстрат.
Глутамат занимает центральное положение в обмене аминокислот: большинство аминогрупп сначала собирается на нём в реакциях трансаминирования, а затем высвобождается в виде аммония при действии глутаматдегидрогеназы. Этот процесс называют трансдезаминированием; образующийся аммиак в печени направляется в цикл мочевины, а α-кетоглутарат может вновь использоваться в трансаминировании и цикле трикарбоновых кислот. Аланинаминотрансфераза переносит аминогруппу аланина на α-кетоглутарат, но не освобождает аммиак непосредственно, тогда как гистидаза осуществляет неокислительное β-элиминирование гистидина с образованием урокановой кислоты.
| Фермент или группа ферментов | Основная реакция | Тип превращения | Ключевой признак |
|---|---|---|---|
| Глутаматдегидрогеназа | Глутамат → α-кетоглутарат + NH4+ | Прямое окислительное дезаминирование | Использует NAD+/NADP+; непосредственно высвобождает аммоний |
| Аланинаминотрансфераза | Аланин + α-кетоглутарат ⇄ пируват + глутамат | Трансаминирование | Кофермент — пиридоксальфосфат; свободный аммиак не образуется |
| Гистидаза | Гистидин → урокановая кислота + NH3 | Неокислительное дезаминирование | Реакция β-элиминирования, относится к лиазам |
| Аланиндегидрогеназа | Аланин ⇄ пируват + NH4+ | Окислительное дезаминирование | Характерна главным образом для микроорганизмов; не является основным ферментом обмена аминокислот у человека |
| Аминокислотоксидазы | Аминокислота → α-кетокислота + NH3 + H2O2 | Окислительное дезаминирование | Флавинзависимые ферменты; образуют перекись водорода |
| Цикл мочевины | NH4+ + CO2 → мочевина | Обезвреживание аммиака | Происходит преимущественно в печени и предотвращает гипераммониемию |
Активность глутаматдегидрогеназы регулируется энергетическим состоянием клетки: ATP и GTP тормозят фермент, а ADP и GDP активируют его. Реакция связывает катаболизм аминокислот с энергетическим обменом через α-кетоглутарат и NAD(P)H. Нарушение утилизации образующегося аммония при печёночной недостаточности или дефектах цикла мочевины приводит к гипераммониемии и токсическому поражению центральной нервной системы. Поэтому выделение аммония в реакции с глутаматом имеет не только биохимическое, но и клиническое значение.