Глутамин

Лекция 4

Метаболизм аминокислот (часть 2)

БИОСИНТЕЗ ЗАМЕНИМЫХ АМИНОКИСЛОТ

Из 10 заменимых аминокислот 8 образуются из амфиболических метаболитов:

Ala, Asp, Asn, Gly, Glu, Gln, Pro, Ser,

а две (Суs и Туr) – из незаменимых аминоки­слот.

Центральное место в биосинтезе аминокислот за­нимают глутаматдегидрогеназа, глутаминсинтаза и трансаминазы. Благодаря совместному действию этих ферментов катализируется включение неорга­нического иона аммония в α -аминогруппу аминоки­слот.

Глутамат

Восстановительное аминирование α -кетоглутарата катализируется глутаматдегидрогеназой.

Данный фермент найден у всех организмов, однако наиболее важную роль он играет у животных. У растений и бактерий значительная часть глутамата синтезируется по другому механизму глутаматсинтетазой через промежуточное образование глутамина.

Помимо того, что эта реакция приводит к обра­зованию L-глутамата из амфиболического метабо­лита, α -кетоглутарата, она является ключевой ста­дией биосинтеза многих других аминокислот.

Глутамин

Биосинтез глутамина из глутамата катализиру­ется глутаминсинтетазой.

Рис. Структура глутаминсинтетазы.

Наряду с предыдущей реакцией, образование глутамина является ключевым как в синтезе аминокислот, так и в утилизации токсичного соединения – аммиака. Данная реакция имеет как сходство с реакцией, катализируемой глутаматдегидрогеназой, так и отличия от нее. В обоих случаях «фиксируется» неорганический азот, кото­рый в одном случае включается в аминогруппу, а в другом — в амидную группу. Обе реакции сопря­жены с сильно экзергоническими реакциями: в слу­чае глутаматдегидрогеназы с окислением NAD(P)H, а в случае глутаминсинтетазы с гидролизом АТР.

Данная реакция состоит из двух этапов:

1. Глутамат + ATP → γ -Глутамилфосфат + ADP

2. γ -Глутамилфосфат + NH₄⁺ → Глутамин + Р_i + Н⁺

-----------------------------------------------------------------------

Итог: Глутамат + ATP + NH₄⁺ → Глутамин + ADP + Р_i + Н⁺

Рис. Синтез глутамина.