Трансамины и трансаминазы в биохимии¶

Трансамины (также трансаминазы, аминотрансферазы) — класс ферментов, катализирующих реакцию переноса аминогруппы (−NH₂) от аминокислоты к кетокислоте без образования свободного аммиака. Реакция получила название трансаминирования и лежит в основе одного из ключевых путей обмена азота в живых организмах. Наибольшее клиническое значение имеют два фермента этой группы — аланинаминотрансфераза (АЛТ) и аспартатаминотрансфераза (АСТ), определение активности которых в крови является стандартным биохимическим тестом.

¶Общая характеристика

Трансаминазы относятся к классу трансфераз, подклассу ферментов, переносящих азотсодержащие группы. Коферментом почти всех трансаминаз служит пиридоксальфосфат — производное витамина B₆. Реакция трансаминирования обратима и протекает по механизму «пинг-понг»: фермент попеременно связывает субстрат и отдаёт продукт, переходя между пиридоксальфосфатной и пиридоксаминовой формами кофермента.

Общее уравнение реакции:

Аминокислота + α-кетокислота ⇌ α-кетокислота + аминокислота

Перенос аминогруппы позволяет организму перераспределять азот между разными углеродными скелетами, не прибегая к токсичному свободному аммиаку. Трансаминирование — центральный этап так называемого непрямого пути обезвреживания аммиака и один из источников углеродных скелетов для глюконеогенеза.

¶Основные ферменты

АЛТ катализирует превращение аланина в пируват, АСТ — превращение аспартата в оксалоацетат. Оба продукта далее вовлекаются в цикл трикарбоновых кислот и глюконеогенез.

¶История изучения

Реакция трансаминирования была открыта в 1937 году советскими биохимиками Александром Браунштейном и Марией Крицман, работавшими в Москве. Они показали, что перенос аминогруппы между аминокислотами и кетокислотами происходит без промежуточного выделения аммиака, и установили роль пиридоксальфосфата как кофермента. Это открытие стало основой современного понимания азотистого обмена и принесло авторам широкое признание. Позднее были выделены и охарактеризованы отдельные трансаминазы, а их активность в сыворотке крови вошла в клиническую практику как маркер повреждения тканей.

¶Биологическая роль

Трансаминазы выполняют несколько взаимосвязанных функций:

• Перераспределение азота между аминокислотами, что позволяет синтезировать заменимые аминокислоты из доступных кетокислот.
• Связывание азотистого обмена с энергетическим: углеродные скелеты аминокислот после дезаминирования входят в цикл Кребса.
• Глюконеогенез: через аланиновый цикл (цикл Кори — Аланина) мышцы транспортируют азот в печень в виде аланина, где он превращается в глюкозу.
• Обезвреживание аммиака в печени путём включения его в мочевину через трансаминирование и последующее дезаминирование глутамата.

¶Клиническое значение

Определение активности АЛТ и АСТ в плазме крови — один из самых распространённых лабораторных тестов. В норме эти ферменты присутствуют внутри клеток, и их концентрация в крови невелика. При повреждении клеток, богатых трансаминазами (гепатоциты, кардиомиоциты, клетки скелетных мышц), ферменты выходят в кровь, и их активность возрастает.

¶Интерпретация показателей

• Повышение АЛТ преимущественно указывает на поражение печени: вирусные гепатиты, токсические повреждения, жировая болезнь печени, цирроз.
• Повышение АСТ наблюдается при заболеваниях сердца (инфаркт миокарда), мышц и также при поражениях печени.
• Коэффициент де Ритиса (отношение АСТ/АЛТ) используется для дифференциальной диагностики: при вирусном гепатите он обычно ниже 1, при алкогольном поражении печени и инфаркте миокарда — выше 1.
• Умеренное повышение может встречаться при интенсивных физических нагрузках, приёме некоторых лекарств и мышечных травмах.

Активность ферментов выражают в международных единицах (Ед/л) или в единицах по методу Каменя. Референсные значения зависят от лаборатории и метода определения.

¶Другие применения

Помимо АЛТ и АСТ, в диагностике используют тирозинаминотрансферазу (маркер повреждения печени при гепатитах) и лактатдегидрогеназу в сочетании с трансаминазами. В ветеринарии и экспериментальной биологии трансаминазы служат индикаторами токсичности веществ.

¶Трансаминазы у разных организмов

Трансаминирование — универсальный процесс, встречающийся у бактерий, растений, грибов и животных. У растений трансаминазы участвуют в синтезе аминокислот и фотодыхании. У микроорганизмов они обеспечивают усвоение азота из среды. Разнообразие изоформ ферментов отражает адаптацию организмов к разным источникам азота и условиям обмена.

¶См. также

• Аминокислоты
• Пиридоксальфосфат
• Аланинаминотрансфераза
• Аспартатаминотрансфераза
• Азотистый обмен