아스파르타이트 트랜스타미나제

Aspartate transaminase
Aspartate transaminase.png
공효소 피리독산 5인산염으로 묶인 대장균의 아스파르타이트 아미노트란스페라아제.[1]
식별자
EC 번호2.6.1.1
CAS 번호.9000-97-9
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진 온톨로지아미고 / 퀵고

아스파테이트 트랜스미나아제(AST) 또는 아스파테아미노트란스페라제(ASpartate aminotransperase)라고도 한다.AT/ASAT/AAT 또는 (세럼) 글루타믹 옥살로아세트틱 트랜스아미노아제(GOT, SGOT)는 피리독살 인산염(PLP) 의존 트랜스아미노아제 효소(EC 2.6.1.1)로 1954년 Arthur Karmen과 동료들이 처음 설명한 효소다.[2][3][4] AST는 아스파르테이트와 글루탐산염 사이의 α-아미노 그룹의 가역적 전달을 촉진하며, 이와 같이 아미노산 대사에서 중요한 효소다. AST는 간, 심장, 골격근, 신장, 뇌, 적혈구에서 발견된다. 혈청 AST 수준, 혈청 ALT(알라닌 트랜스미나제) 수준, 그 비율(AST/ALT 비율)은 간 건강을 위한 바이오마커로서 임상적으로 측정된다. 그 테스트는 혈액 판넬의 일부분이다.

순환에서 총 AST의 반감기는 약 17시간, 미토콘드리아 AST의 경우 평균 87시간이다.[5] 아미노트란스페라아제는 간의 정맥동 세포에 의해 제거된다.[5]

함수

아스파르타이트 트랜스미나제는 아스파르타이트와 α-케토글루타이트의 상호 변환을 옥살로아세테이트와 글루타메이트로 촉진한다.

L-아스파테이트 (Asp) + α-케토글루타레이트 £ 옥살로아세테이트 + L-글루타메이트 (Glu)

아스파리트 아미노트란스페라제에 의해 촉매된 반응

AST는 아미노군을 아스파르타이트나 글루탐산염으로부터 해당 케토아시드로 전달하기 위한 공동 인자로서 PLP(Vitamin B6)에 의존한다. 이 과정에서 PLP와 피리독사민인산염(PMP) 형태 사이에서 공동 인자(co factor)가 셔틀된다.[6] 이 효소에 의해 촉매된 아미노 그룹 전달은 아미노산 분해와 생합성 모두에 중요하다. 아미노산 분해에서 α-케토글루타레이트에서 글루탐산염으로 변환한 후 글루탐산염은 산화 제염을 거쳐 암모늄 이온을 형성하며, 이온들은 요소로서 배설된다. 역반응에서 아스파르테이트를 구연산 사이클의 핵심 매개체인 옥살로아세테이트에서 합성할 수 있다.[7]

이소엔자메스

다양한 진핵생물에는 두 개의 이소엔자임이 존재한다. 인간의 경우:[citation needed]

이러한 이소엔자임은 유전자 복제를 통해 공통의 조상 AST로부터 진화한 것으로 생각되며, 약 45%[8]의 염기서열 호몰로지(sequence homology)를 공유한다.

AST는 또한 대장균, H.메르테라레오,[9] T. 보온병 등 다수의 미생물에서 발견되었다.[10] 대장균에서 효소는 aspCgene에 의해 암호화되며 방향족-아미노-아세트산 트랜스미나아제(EC 2.6.1.57)의 활성도 나타난다.[11]

구조

닭심장 미토콘드리아에서 추출한 아스파르타이트 트랜스아미노아제의 구조

닭 미토콘드리아,[12] 돼지 심장 시토솔,[13] 대장균 등 다양한 출처에서 아스파라테이트 트랜스미나제의 구조를 파악하기 위한 X선 결정학 연구가 수행됐다.[14][15] 전체적으로 모든 종에 대한 3차원 폴리펩타이드 구조는 상당히 유사하다. AST는 약 400개의 아미노산 잔류물과 약 45 kD의 분자 중량을 가진 두 개의 동일한 부유닛으로 구성된 조광체다.[8] 각 서브 유닛은 큰 영역과 작은 영역으로 구성되며, N-단자 잔류물 3-14로 구성된 세 번째 영역으로 구성된다. 이 몇 개의 잔류물은 가닥을 형성하여 디머의 두 서브 유니트를 연결하고 안정화한다. 잔류물 48-325를 포함하는 큰 도메인은 aldimine 연결을 통해 Lys258의 im-amino 그룹에 PLP 공actor를 바인딩한다. 이 영역의 다른 잔류물(Asp 222 및 Tyr 225)도 수소 본딩을 통해 PLP와 상호작용한다. 작은 영역은 잔여물 15-47과 326-410으로 구성되며 기질 결합 시 효소를 "개방"에서 "폐쇄" 순응으로 전환하는 유연한 영역을 나타낸다.[12][15][16]

두 개의 독립적인 활성 사이트는 두 도메인 사이의 인터페이스 근처에 위치한다. 각 활성 부위 내에서 두 개의 아르기닌 잔류물이 디카복실산 기질에 대한 효소의 특수성을 책임진다. Arg386은 기질의 근위부(α-) 카르복실산 그룹과 상호작용하며, Arg292는 원위부(사이드체인) 카르복실산과 복합적으로 작용한다.[12][15]

이차 구조 측면에서 AST는 α 원소와 β 원소를 모두 포함하고 있다. 각 영역에는 β-스트랜드의 중앙 시트가 있고, 양쪽에 α-헬리케스가 포장되어 있다.[citation needed]

메커니즘

모든 트랜스아미노산과 마찬가지로 아스파레이트 트랜스아미노효소는 이중 기질인식을 통해 작용한다. 즉, 다른 측면 체인으로 두 개의 아미노산(아스프 및 글루)을 인식하고 선택적으로 결합할 수 있다.[17] 어느 경우든, 트랜스미나제 반응은 탁구 메커니즘이라고 불리는 것을 구성하는 두 개의 유사한 반작용들로 구성된다. In the first half-reaction, amino acid 1 (e.g., L-Asp) reacts with the enzyme-PLP complex to generate ketoacid 1 (oxaloacetate) and the modified enzyme-PMP. In the second half-reaction, ketoacid 2 (α-ketoglutarate) reacts with enzyme-PMP to produce amino acid 2 (L-Glu), regenerating the original enzyme-PLP in the process. 경주용 제품(D-Glu)의 형성은 매우 드물다.[18]

효소-PLP+아스파테이트 ⇌ 효소-PMP+옥살로아세테이트의 반반작용에 대한 구체적인 단계는 다음과 같다(그림 참조). 나머지 반반작용(표시되지 않음)은 기질로서 α-케토글루타레이트(α-ketoglutarate)를 가지고 역방향으로 진행한다.[6][7]

아스파리트 아미노트란스페라제 반응 메커니즘
  1. 내부 알디민 형성: 먼저, 라이스258의 ε-아미노 그룹은 알데히드 탄소와 쉬프 염기 연계를 형성하여 내부 알디민(aldhide carbon)을 생성한다.
  2. 경도선: 그 후 내부 알디민은 리스258의 ine-아미노 그룹이 아스파테이트의 아미노 그룹에 의해 변위될 때 외부 알디민이 된다. 이 경화성 반응은 Asp의 감응된 아미노 그룹에 의한 핵포화성 공격을 통해 발생하며 사면체 중간을 통해 진행된다. 이 때 아스프의 카르복시산 그룹은 효소의 아그386과 아그 292 잔류물의 구아니디늄 그룹에 의해 안정된다.
  3. 키노노이드 형성: 그런 다음 아스프의 a-carbon에 부착된 수소를 추상화(Lys258은 양성자 수용체라고 생각됨)하여 퀴노노이드 중간을 형성한다.
  4. 케티민 형성: 키노노이드는 재평가되었지만, 지금은 알데히드 탄소에서 케티민 중간을 형성한다.
  5. 케티민 가수 분해: 마지막으로 케티민은 가수분해되어 PMP와 옥살로아세테이트를 형성한다.

이 메커니즘은 여러 개의 부분적인 요율 결정 단계를 가지고 있다고 생각된다.[19] 그러나 기질 결합 단계(변환성)가 촉매 반응을 앞으로 몰고 가는 것으로 나타났다.[20]

임상적 유의성

AST는 두 효소가 모두 간 실질 세포와 연관되어 있다는 점에서 알라닌 트랜스아미나아제(ALT)와 유사하다. 차이점은 ALT가 간에서 주로 발견되는데, 임상적으로 무시할 수 있는 양이 신장, 심장, 골격근(심장근), 골격근, 신장, 뇌, 적혈구 등에서 AST가 발견된다는 점이다.[citation needed] 그 결과 AST는 심근경색, 급성췌장염, 급성 용혈성 빈혈, 중증 화상, 급성 신장병, 근골격계 질환, 외상 등 다른 장기에 영향을 주는 질환에서도 AST가 상승할 수 있기 때문에 AST보다 간염증의 구체적인 지표다.[21]

AST는 1954년 급성심근경색 진단을 위한 생화학적 표식기로 정의되었다. 그러나 그러한 진단을 위한 AST의 사용은 이제 중복되어 심장 트로포닌으로 대체되었다.[22]

실험실 시험은 항상 시험을 수행한 실험실의 기준 범위를 사용하여 해석해야 한다. 참조 범위의 예는 다음과 같다.

환자형 기준 범위[23]
남성 8-40 IU/L
여성 6-34 IU/L

참고 항목

참조

  1. ^ PDB: 1AAMAlmo SC, Smith DL, Danishefsky AT, Ringe D (March 1994). "The structural basis for the altered substrate specificity of the R292D active site mutant of aspartate aminotransferase from E. coli". Protein Eng. 7 (3): 405–412. doi:10.1093/protein/7.3.405. PMID 7909946.
  2. ^ KARMEN, A; WROBLEWSKI, F; LADUE, JS (January 1955). "Transaminase activity in human blood". The Journal of Clinical Investigation. 34 (1): 126–31. doi:10.1172/jci103055. PMC 438594. PMID 13221663.
  3. ^ KARMEN, A (January 1955). "A note on the spectrometric assay of glutamic-oxalaceticñnn transaminase in human blood serum". The Journal of Clinical Investigation. 34 (1): 131–3. doi:10.1172/JCI103055. PMC 438594. PMID 13221664.
  4. ^ LADUE, JS; WROBLEWSKI, F; KARMEN, A (24 September 1954). "Serum glutamic oxaloacetic transaminase activity in human acute transmural myocardial infarction". Science. 120 (3117): 497–9. Bibcode:1954Sci...120..497L. doi:10.1126/science.120.3117.497. PMID 13195683.
  5. ^ a b Giannini, E. G. (1 February 2005). "Liver enzyme alteration: a guide for clinicians". Canadian Medical Association Journal. 172 (3): 367–379. doi:10.1503/cmaj.1040752. ISSN 0820-3946. PMC 545762. PMID 15684121. Aminotransferase clearance is carried out within the liver by sinusoidal cells. The half-life in the circulation is about 47 hours for ALT, about 17 hours for total AST and, on average, 87 hours for mitochondrial AST.
  6. ^ a b Kirsch JF, Eichele G, Ford G, Vincent MG, Jansonius JN, Gehring H, et al. (1984). "Mechanism of action of aspartate aminotransferase proposed on the basis of its spatial structure". J Mol Biol. 174 (3): 497–525. doi:10.1016/0022-2836(84)90333-4. PMID 6143829.
  7. ^ a b Berg, JM; Tymoczko, JL; Stryer, L (2006). Biochemistry. W.H. Freeman. pp. 656–660. ISBN 978-0-7167-8724-2.
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  10. ^ Okamoto A, Kato R, Masui R, Yamagishi A, Oshima T, Kuramitsu S (1996). "An aspartate aminotransferase from an extremely thermophilic bacterium, Thermus thermophilus HB8". J Biochem. 119 (1): 135–44. doi:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a021198. PMID 8907187.
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  16. ^ McPhalen CA, Vincent MG, Picot D, Jansonius JN, Lesk AM, Chothia C (1992). "Domain closure in mitochondrial aspartate aminotransferase". J Mol Biol. 227 (1): 197–213. doi:10.1016/0022-2836(92)90691-C. PMID 1522585.
  17. ^ Hirotsu K, Goto M, Okamoto A, Miyahara I (2005). "Dual substrate recognition of aminotransferases". The Chemical Record. 5 (3): 160–172. doi:10.1002/tcr.20042. PMID 15889412.
  18. ^ Kochhar S, Christen P (1992). "Mechanism of racemization of amino acids by aspartate aminotransferase". Eur J Biochem. 203 (3): 563–569. doi:10.1111/j.1432-1033.1992.tb16584.x. PMID 1735441.
  19. ^ Goldberg JM, Kirsch JF (1996). "The reaction catalyzed by Escherichia coli aspartate aminotransferase has multiple partially rate-determining steps, while that catalyzed by the Y225F mutant is dominated by ketimine hydrolysis". Biochemistry. 35 (16): 5280–5291. doi:10.1021/bi952138d. PMID 8611515.
  20. ^ Hayashi H, Mizuguchi H, Miyahara I, Nakajima Y, Hirotsu K, Kagamiyama H (2003). "Conformational change in aspartate aminotransferase on substrate binding induces strain in the catalytic group and enhances catalysis". J Biol Chem. 278 (11): 9481–9488. doi:10.1074/jbc.M209235200. PMID 12488449.
  21. ^ "AST/ALT". www.rnceus.com.
  22. ^ Gaze DC (2007). "The role of existing and novel cardiac biomarkers for cardioprotection". Current Opinion in Investigational Drugs. 8 (9): 711–7. PMID 17729182.
  23. ^ GP노트북 > 참고 범위 (AST) 2009년 12월 7일 검색 웨이백 기계에 2017년 1월 7일 보관

추가 읽기

  • Jansonius, JN; Vincent, MG (1987). "Structural basis for catalysis by aspartate aminotransferase". In Jurnak FA; McPherson A (eds.). Biological Macromolecules and Assemblies. Vol. 3. New York: Wiley. pp. 187–285. ISBN 978-0-471-85142-4.
  • Kuramitsu S, Okuno S, Ogawa T, Ogawa H, Kagamiyama H (1985). "Aspartate aminotransferase of Escherichia coli: nucleotide sequence of the aspC gene". J. Biochem. 97 (4): 1259–62. doi:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a135173. PMID 3897210.
  • Kondo K, Wakabayashi S, Yagi T, Kagamiyama H (1984). "The complete amino acid sequence of aspartate aminotransferase from Escherichia coli: sequence comparison with pig isoenzymes". Biochem. Biophys. Res. Commun. 122 (1): 62–67. doi:10.1016/0006-291X(84)90439-X. PMID 6378205.
  • Inoue K, Kuramitsu S, Okamoto A, Hirotsu K, Higuchi T, Kagamiyama H (1991). "Site-directed mutagenesis of Escherichia coli aspartate aminotransferase: role of Tyr70 in the catalytic processes". Biochemistry. 30 (31): 7796–7801. doi:10.1021/bi00245a019. PMID 1868057.

외부 링크