Transaminazione: reazione, meccanismo

La transaminazione è il primo stadio del metabolismo degli amminoacidi che avviene nel fegato a cui segue la deaminazione e la sintesi dell’urea

Nella reazione di transaminazione un gruppo amminico è trasferito da un amminoacido, spesso acido glutammico, piruvico, ossalacetico, a un chetoacido, per dare un amminoacido diverso. Le reazioni di transaminazione combinano amminazione e deaminazione reversibili e mediano la ridistribuzione dei gruppi amminici tra gli amminoacidi.

Le transaminasi (aminotransferasi) sono ampiamente distribuite nei tessuti umani e sono particolarmente attive nel muscolo cardiaco, nel fegato, nel muscolo scheletrico e nei reni. La coppia α-chetoglutarato/L-glutammato funge da coppia accettore/donatore di gruppi amminici nelle reazioni delle transaminasi . La specificità di una particolare transaminasi è per il gruppo amminico diverso dal glutammato.

Tutti gli amminoacidi tranne lisina, treonina , prolina e idrossiprolina partecipano alle reazioni di transaminazione . Esistono transaminasi per l’istidina, la serina, la fenilalanina e la metionina , ma le principali vie del loro metabolismo non comportano la transaminazione. 

Reazione di transaminazione

Lo schema della reazione è il seguente:

Amminoacido 1 + Chetoacido 2 ⇄ Amminoacido 2 + Chetoacido 1

Nella reazione in cui non vi è perdita o acquisto di azoto da parte del sistema gli amminoacidi che si trovano in piccole quantità possono essere ottenuti da amminoacidi più abbondanti: negli essere umani adulti 11 dei 20 amminoacidi possono essere ottenuti tramite transaminazione mentre i rimanenti, detti amminoacidi essenziali, devono essere necessariamente assunti dai cibi.

Durante la reazione di transaminazione si ha una deaminazione dell’α-amminoacido e amminazione dell’α-chetoglutarato. Nella reazione viene impiegato il coenzima piridossalfosfato (PLP) che costituisce il fulcro del meccanismo della reazione.

I substrati si legano al centro attivo dell’enzima uno alla volta. La funzione svolta dal piridossalfosfato è quella di immagazzinare i gruppi amminici fin quando non si presenta un nuovo substrato. Nel processo il piridossalfosfato è convertito in fosfato piridossamina e poi nuovamente in piridossalfosfato secondo un meccanismo detto a ping pong.

La condensazione tra il gruppo amminico e l’aldeide aromatica che dà luogo a una  base di Schiff  rende l’atomo di carbonio alfa chimicamente reattivo , così l’isomerizzazione della base di Schiff avviene molto facilmente.

In pratica la forma piridossalica del coenzima condensa con l’ε ammino gruppo del residuo della lisina quando non è legato nessun amminoacido, e la forma aldeide libera del coenzima ha solo una esistenza transitoria . Molti dei enzimi che metabolizzano aminoacidi richiedono piridossalfosfato come cofattore .

Durante la catalisi, il substrato amminoacidico sposta il gruppo lisil ε-amminico dell’enzima nella base di Schiff. Una coppia di elettroni viene rimossa dal carbonio α del substrato e trasferita all’anello piridinico carico positivamente, ma viene successivamente restituita al secondo substrato, l’acido α-cheto. Pertanto, il piridossal fosfato funziona come trasportatore di gruppi amminici e come assorbitore di elettroni facilitando la dissociazione dell’idrogeno α dell’amminoacido