Декарбоксилирование аминокислот

Общая схема процесса декарбоксилирования:

R – CH – COOH R – CH2 – NH2 + CO2

|

NH2

В животных организмах открыто 4 типа декарбоксилирования:

 

1. а -декарбоксилирование (отщепление СОО-группы, стоящей по соседству с а -углеродным атомом). Продукты – СО2 и биогенные амины.

 

a

R – CH – COOH R – CH2 – NH2

| - CO2

NH2

2. w -декарбоксилирование (характерно для микробов). Таким путём из АСП образуется а -аланин.

HOOC – CH2 – CH – COOH CH3 – CH – COOH

| - CO2 |

NH2 NH2

аспартат аланин

3. Декарбоксилирование, связанное с трансаминированием.

R1 R2 R1 R2

| | | |

CH – NH2 + C = O C = O + CH – NH2

| | - CO2 | |

COOH COOH H COOH

альдегид новая аминокислота

4.Декарбоксилирование, связанное с конденсацией молекул.

R1 R2 R1

| | |

CH – NH2 + CO – S – KoA CH – NH2 + HSKoA

| - CO2 |

COOH CO – R2

Открыт ещё одна реакция декарбоксилирования, сопряжённая с генерацией энергии АТФ.Этот анаэробный механизм утилизирует глицин в качестве единственного источника углерода, превращая его в ацетат:

2CH2 – COOH + 2 НАД + АДФ + Фн + 2НОН 2CO2 +2NH3 + CH3COOH + АТФ

глицин

+ НАД*Н2

Реакции декарбоксилирования в отличии от других процессов обмена аминокислот являются необратимыми. Они катализируются специфическими ферментами – декарбоксилазами аминокислот, каждая из которых состоит из белковой части и простетической группы, представленной пиридоксальфосфатом. Исключение составляют гистидиндекарбоксилаза Micrococcus и Lactobacillus и S-аденозилметиониндекарбоксилаза E.coli, содержащие вместо пиридоксальфосфата остаток ПВК. Но эти декарбоксилазы в животных тканях содержат пиридоксальфосфат.

 

CH2 – CH – COOH CH2 – CH – COOH

| OH |

NH2 О NH2

NH

NH

ТРП 5-окси-ТРП

СО2

CO2

 

CH2 – CH2 – NH2

CH2 – CH2 – NH2 OH

 

NH

NH

триптолин серотонин (медиатор ЦНС, повышает АД, регули

(оказывает сосудосуживающее действие) рует температуру тела, почечную фильтрацию, ды

COOH хание, вазорецепторы, участвует в развитии

| аллергии,токсикоза беременности, геморраги

ОН СН2 – СН ческих диатезов.

|

NH2

ОН

ДОФА

 

 

СО2

 

НО CH2 – CH2

|

NH2

 

НО

ДОФамин (предшественник катехоламинов)

 

В животных тканях с высокой скоростью протекает реакция декарбоксилирования гистидина, катализируемая специфической гистидиндекарбоксилазой.

 

N CH2 – CH – COOH CH2 – CH2 – NH2

|

NH2 - CO2

NH NH

Гистидин гистамин

 

Гистамин – вазомедиатор, образуется воспаления, вызывая расширение сосудов в очаге воспаления, тем самым ускоряя приток лейкоцитов,участвует в секреции соляной кислоты, имеет прямое отношение к сенсибилизации и десенсибилизации, является медиатором боли. глутаматдекарбоксилаза

HOOC – CH – CH2 – CH2 – COOH H2N – CH2 – CH2 – CH2 – COOH

| - CO2 АМК (медиатор торможения деятель

NH2 ГЛУ ности ЦНС, используется для лечения эпи

лепсии)

В животных тканях с высокой скоростью декарбоксилируются цистеиновая и цистеинсульфиновая кислоты.

CH2 – SO2H CH2 – SO3H

| |

CH – NH2 O CH – NH2

| |

COOH COOH

цистеинсульфиновая цистеиновая кислота

кислота

 

 

СО2 СО2

 

CH2 – SO2H O CH2 – SO3H

| |

CH2 – NH2 CH2 – CH2

Гипотаурин таурин (используется для синтеза парных желчных кислот)

Недавно были открыты два фермента, катализирующих декарбоксилирование аргинина и 5-аденозилметионина.

CH2 – NH2 CH2 – NH2

| |

(CH2)2 орнитиндекарбоксилаза (CH2)2

| |

CH – NH2 - CO2 CH2 – NH2

|

COOH

 

CH3 A CH3 A

| O аденозинметионин | O

+S H2C +S H2C

| карбоксилаза |

CH – NH2 (CH2)2

| OH OH | OH OH

COOH CH2 – NH2

S-аденозилметионин S-метиладенозилалоцистеин

Эти продукты используются для синтеза полиаминов, которые необходимы для регуляции биосинтеза нуклеиновых кислот и белка. Однако накопление биогенных аминов может отрицательно сказаться на функциональном статусе. Поэтому в организме существуют специальные пути их обезвреживания, которые в общем виде сводятся к окислительному дезаминированию с образованием альдегидов и аммиака.

O

+ O2 //

R – CH2 – NH2 + H2O моноаминооксидаза R – C + NH3 + H2O2

\

H