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:

image315

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):

image316

image317

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.

image318

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

image319

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:

image320

Реакція інактивації гістаміну також переважно відбувається шляхом метилювання:

image321

• 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:

image322