БІОХІМІЯ - Підручник - Остапченко Л. І. - 2012
Розділ 6. ОБМІН І ФУНКЦІЇ АМІНОКИСЛОТ. БІОСИНТЕЗ БІЛКА
6.9. Азотовмісні сполуки — похідні амінокислот
6.9.3.Роль аргініну й орнітину в синтезі біологічно активних молекул
Обмін амінокислоти аргініну пов'язаний з реакціями орнітинового циклу, які можна розглядати як шлях синтезу аргініну. Під дією аргінази у циклі відбувається й розпад аргініну до орні- тину та сечовини.
Аргінін виконує в організмі важливі функції:
✵ використовується в синтезі креатину, який у вигляді креатин-фосфату здатен слугувати джерелом енергії для роботи м'язів людини і ссавців. У м'язах безхребетних аналогічну енергетичну функцію виконує аргінінфосфат;
✵ слугує джерелом NO в організмі;
✵ є попередником орнітину, з якого синтезуються поліаміни.
Амінокислота аргінін слугує в організмі джерелом оксиду азоту (NO). Утворення NO у клітинах каталізує складний Са2+-залежний фермент NO-синтаза. До складу ферменту входить гем, для його діяльності необхідні два флавінові коферменти ФАД і ФМН, Н4БП, а також іони Zn2+.
Утворення NO відбувається в усіх клітинах і тканинах. У наш час у різних клітинах знайдено три ізоферментні форми NO-синтази: нейрональна й епітеліальна - конститутивні, та індуцибельна, яка переважає в печінці, м'язах, міокарді.
Оксид азоту - важлива сигнальна молекула, що активує гуанілатциклазу та стимулює швидке утворення цГМФ. Це викликає зниження сили серцевих скорочень, регулює тонус судин. Крім цього, NO-радикал бере участь у регуляції швидкості апоптозу, попереджає агрегацію тромбоцитів і тромбоз, регулює секрецію медіаторів і гормонів, має антиканцерогенну активність (рис. 6.32).
Аргінін під дією аргінази перетворюється на амінокислоту орнітин, яка не входить до складу білків організму. З орнітину синтезуються поліаміни спермідин і спермін:
Реакція відбувається під дією орнітиндекарбоксилази в присутності піридоксальфосфату. Далі під дією спермідинсинтази і спермінсинтази відбувається включення залишків амінопропану. Донором цих груп слугує похідне SAM - S-аденозилметилтіопропіламін (S-АМТА):
Рис. 6.32. Біосинтез і біологічна роль оксиду азоту
Спермідин, спермін і путресцин знайдені в ядрах клітин усіх органів людини. Вони мають великий позитивний заряд, легко зв'язуються з негативно зарядженими молекулами ДНК і РНК, входять до складу хроматину й беруть участь у реплікації ДНК, стимулюють транскрипцію та трансляцію. Їхня концентрація значно зростає під час інтенсивної проліферації тканин.
Фермент орнітиндекарбоксилаза є регульованим.
Він відзначається дуже коротким Т1/2 - лише 10 хв. Гормон росту, кротикостероїди, тестостерон швидко збільшують його кількість у 10-200 разів.
Катаболізм поліамінів до СО2 і Н2О відбувається під дією поліаміноксидази в печінці. Частина їх в ацетильованому вигляді екскретується нирками.
Основні біогенні аміни та їхні амінокислоти-попередники наведено в табл. 6.6.
Таблиця 6.6
Попередники і біологічна роль деяких біогенних амінів
До біогенних амінів належать і катехоламіни (дофамін, норадреналін і адреналін). Дофамін, зокрема, є медіатором середнього відділу мозку. Норадреналін - збуджувальний медіатор у гіпоталамусі, а також медіатор симпатичної нервової системи та різних відділів головного мозку. Адреналін - гормон, що активно синтезується під час стресу й регулює основний обмін, а також посилює скорочення серцевого м'яза.
Для виконання біологічної функції в нервових клітинах потрібна певна концентрація біогенних амінів. Надлишкове накопичення їх може викликати різноманітні патологічні відхилення. У зв'язку з цим великого значення набувають механізми інактивації біогенних амінів.
Інактивація біогенних амінів здійснюється двома шляхами:
✵ метилювання за участю SAM під дією метилтрансфераз. Таким шляхом можуть інактивуватися різні біогенні аміни, але найчастіше так відбувається інактивація гістаміну й адреналіну. Зокрема, інактивація адреналіну здійснюється шляхом метилювання гідроксильної групи в ортоположенні:
Реакція інактивації гістаміну також переважно відбувається шляхом метилювання:
✵ окиснення ферментами моноамінооксидазами (МАО) з коферментом ФАД - найчастіше здійснюється інактивація дофаміну, норадреналіну, серотоніну, ГАМК. При цьому відбувається окисне дезамінування біогенних амінів з утворенням альдегідів, а потім - відповідних кислот, які виводяться нирками:
