5.9: פירוק חומצות אמינו

Last updated
Save as PDF

Page ID: 208571

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

חלבונים מתפרקים על ידי מגוון פרוטאזות המיידרות את קשרי הפפטיד ליצירת פפטידים וחומצות אמינו קטנות יותר. אותן חומצות אמינו שאינן משמשות לבניית חלבונים חדשים עשויות להתפרק עוד יותר כדי להיכנס לתהליכים המטבוליים הנדונים בפרק זה.

יש מגוון גדול של פרוטאזות, המסווגות לאחת משש קבוצות (נכון לשנת 2008): פרוטאזות סרין, מטלופרוטאזות, פרוטאזות חומצה אספרטית, פרוטאזות ציסטאין, פרוטאזות תראונין ופרוטאזות של חומצה גלוטמית. כולם פועלים על ידי יצירת נוקלאופיל באתר הפעיל שלהם כדי לתקוף את קבוצת הפפטיד קרבוניל. הם נבדלים זה מזה בבניית האתרים הפעילים שלהם, ובספציפיות של רצפי היעד שיש לבקע. מסד הנתונים של MEROPS (http://merops.sanger.ac.uk/) מפרט מאות אנזימים ואתרי הזיהוי הספציפיים שלהם. כמו באנזימים אחרים, ההכרה מבוססת על יצירת קשרי מימן מייצבים בין אנזים למטרה. במקרה של פרוטאזות, רבים מהקשרים המייצבים החשובים חייבים להיווצר ממש סביב אתר המחשוף, ובכך להוביל לרצפי זיהוי ספציפיים.

למרות שהמחשוף נחשב לעתים קרובות כדרך להרוס את פעילותו של חלבון, למעשה, מחשוף ספציפי של חלקים מעכבים של חלבון יכול להפעיל אותו. דוגמה בולטת לכך (מפל הקספאז) נדונה בחלק האפופטוזיס בפרק מחזור התא.

חלק מהפרוטאזות מופרשות ועושות את עבודתן מחוץ לתאים. אלה כוללים אנזימי עיכול כגון פפסין, טריפסין וצ'ימוטריפסין, כמו גם פרוטאזות בזרם הדם כמו תרומבין ופלסמין המסייעים בשליטה על קרישה. מערכת החיסון משתמשת גם בפרוטאזות כדי להשמיד תאים ווירוסים פולשים.

בהפיכתם לחומרי ביניים מטבוליים, חומצות האמינו עוברות תחילה דימינציה. המטרה העיקרית של דימינציה היא להפריש עודף חנקן (כאוריאה) ולאחר מכן להשתמש או להמיר (לגלוקוז) את שלד הפחמן הנותר. דימינציה זו היא תהליך דו-חלקי: הצעד הראשון לדמינציה הוא בדרך כלל טרנסמינציה המזרזת על ידי אמינוטרנספרז, שבה קבוצת האמינו של חומצת האמינו מועברת ל-α-ketoglutarate אשר לאחר מכן מניבה חומצת α-קטו חדשה של חומצת האמינו וגלוטמט.

קבוצת האמינו של גלוטמט יכולה לאחר מכן להעביר לאוקסלואצטט ליצירת α-keto-glutarate ואספרטט. סדרת הטרנסמינציות הזו הופכת את חומצת האמינו המקורית, אך אינה נפטרת מחנקן קבוצת האמינו. ^{המסלול האלטרנטיבי הוא דימינציה של הגלוטמט על ידי גלוטמט דהידרוגנאז, המייצר α-ketoglutarate ואמוניה, תוך שימוש ב- NAD + או NADP כחומר המחמצן.}

חומצות האמינו מתפרקות לאחד משבעת תוצרי הביניים המטבוליים הבאים: פירובט, אצטיל-CoA, אצטואצטט, א-קטוגלוטרט, סוקסיניל-CoA, פומרט ואוקסלואצטט כדלקמן: 1) Ala, Cys, Gly, Ser, Thr, Trp מתפרקים לפירובט; 2) איל, לאו, ליס, ת'ר לאצטיל-CoA; 3) לאו, ליס, פה, טרפ, טיר לאצטואצטט; 4) ארג, גלו, גלן, שלו, פרו ל-α-קטוגלוטרט; 5) איל, מט, ואל לסוצ'יניל-CoA; 6) אספ, פה, טיר לפומאראט; 7) אסן, אספ לאוקסלואצטט.

צילום מסך 2018-12-23 בשעה 1.57.56 PM.png — איור\(\PageIndex{16}\). סקירה כללית של מטבוליטים עיקריים אנושיים. למרות שרוב התאים בגוף מבצעים רבות מהפעולות המטבוליות המתוארות בפרק זה ובפרק הבא, היתרון של אורגניזמים רב-תאיים הוא שסוגי תאים, רקמות או איברים מסוימים עשויים להתמחות לעיבוד תגובות מטבוליות מסוימות יותר מאשר תאים אחרים., ובכך לקחת על עצמו הרבה מהנטל הזה על האורגניזם.