Аминокислоты: катаболизм углерода: лейцин, валин и изолейцин
Как и можно было предполагать, учитывая структурное сходство L- лейцин а, L- валин а и L- изолейц ина, их катаболизм на первых этапах идет по общему пути. Затем этот путь разветвляется и скелет каждой аминокислоты трансформируется по собственному пути с образованием амфиболических интермедиатов ( Катаболизм аминокислот, образующих сукцинил-CoA: метаболическая карта ). В зависимости от природы этих амфиболических конечных продуктов аминокислоты относят к типу гликогенных (валин), кетогенных (лейцин) или к обоим типам (изолейцин), Многие из рассматриваемых реакций аналогичны реакциям катаболизма жирных кислот с линейными и разветвленными цепями. В силу сходства начальных реакций катаболизма всех трех аминокислот их удобно рассматривать вместе.
А. Переаминирование. Обратимое переаминирование всех трех разветвленных L-альфа-аминокислот в тканях млекопитающих осуществляется, вероятно, одной и той же трансаминазой . Обратимостью этой реакции объясняется, возможность замены в диете L-альфа-аминокислот соответствующими альфа-кетокислотами, если организму доступны адекватные источники азота.
Б. Окислительное декафбоксилирование с образованием ацил-CoA-тиоэфиров . Эта реакция аналогична окислению пируват а до ацетил-CoA и CO2 пируватдегидрогеназой и окислению альфа-кетоглутарат а до CO2 и сукцинил-CoA альфа-кетоглутаратдегидрогеназой . У млекопитающих дегидрогеназа разветвленных альфа-кетокислот является митохондриальным мультиферментным комплексом, катализирующим окислительное декарбоксилирование альфа-кетоизокапроат а (из лейцина), альфа-кето-бета-метилвалерат а (из изолейцина) и альфа-кето-изовалерат а (из валина).
Субъединицы дегидрогеназного комплекса альфа-кетокислот аналогичны соответствующим субъединицам пируватдегидрогеназы . Комплекс включает субъединицы с декарбоксилазной (по отношению к альфа-кетокислотам), трансацилазной и дигидролипоилдегидрогеназной активностями. Как и в случае пируватдегидрогеназы, данный комплекс инактивируется при фосфорилировании за счет АТР в реакции, катализируемой протеинкиназой . Ca2+ - Независимая фосфопротеинфосфатаза катализирует дефосфорилирование комплекса и, следовательно, реактивирует его. Таким образом, перевод фермента в фосфорилированное состояние может регулировать катаболизм аминокислот с разветвленной цепью. Протеинкиназа ингибируется ADP, альфа-кетокислотами с разветвленной цепью, гиполипидемическим агентом клофибрат ом и дихлорацетат ом а также тиоэфирами кофермента А (например, ацетоацетил-CoA ). Из разветвленных альфа-кетокислот самым сильным ингибитором является альфа-кетоизокапроат ( альфа-кетолейцин ).
В. Дегидрогенирование с образованием альфа, бета- ненасыщенных тиоэфиров ацил-CoA. Эта реакция аналогична дегидрогенированию линейных ацил-CoA тиоэфиров в процессе катаболизма жирных кислот . Пока неизвестно, катализирует ли дегидрогенирование всех трех разветвленных ацил-CoA тиоэфиров одна и та же дегидрогеназа. Косвенные данные указывают на участие по крайней мере двух ферментов; они основаны на обследовании пациентов с изовалериановой ацидемией , у которых после приема обогащенной белком пищи в крови накапливается изовалерат ; при этом содержание других разветвленных альфа-кетокислот не повышается. Изовалерат образуется путем деацилирования изовалерил-CoA , являющегося субстратом упомянутой выше дегидрогеназы.
