Desaminación

A desaminación é unha reacción na que unha molécula orgánica (normalmente un aminoácido, mais poden ser outras, como as bases nitroxenadas) perde un grupo amino (-NH₂). Os encimas desaminases catalizan reaccións de desaminación.

Os aminoácidos que se liberan na proteólise das proteínas animais, vexetais e bacterianas metabolízanse segundo dúas vías principais: a desaminación e a descarboxilación.

A perda do grupo α-amino é unha das primeiras reaccións que se dá na degradación da maioría dos aminoácidos cando seguen a vía da desaminación.

Moitos microorganismos non posúen actividades específicas para cada un dos procesos; de maneira que os usan dependendo do pH do medio. Por regra xeral:

• Os aminoácidos desamínanse en medio alcalino.
• Os aminoácidos descarboxílanse en medio ácido.
• A desaminación de aminoácidos tende a baixar o pH ao eliminar o amoníaco e formar produtos ácidos.
• As descarboxilacións teñen un efecto contrario a eliminar dióxido de carbono e producir aminas alcalinas.

Distínguense dous tipos de desaminacións: oxidativas e non oxidativas. Pódese conseguir que se perda o grupo amino do aminoácido de dous xeitos: nalgúns casos libérase amonio nunha reacción que pode ser ou non oxidativa, mentres que noutros casos o grupo amino transfírese a un oxoácido. No primeiro caso fálase de desaminación, mentres que no segundo caso fálase de transaminación. En ambos os casos o produto adoita ser un oxoácido. Nun pequeno número de aminoácidos, a perda de amonio vai acompañada da eliminación de auga ou de sulfuro de hidróxeno.

Desaminación oxidativa e non oxidativa

Considerando a desaminación como unha reacción na que un dos produtos finais é amonio, fálase de desaminación oxidativa sempre que se oxide o que quede do aminoácido ao final da reacción (perde hidróxeno, neste caso) respecto ao aminoácido inicial, e se non é así, fálase de desaminación non oxidativa.

Desaminación oxidativa

Artigo principal: Desaminación oxidativa.

Consiste nunha deshidroxenación encimática do aminoácido, o cal se hidroliza a continuación por unha reacción non encimática, formando o ácido α-cetónico (o correspondente ao aminoácido) e amonio. A reacción encimática pode ser catalizada por oxidases flavínicas ou por aminoácido deshidroxenases que utilizan nucleótidos de piridina.

Desaminación oxidativa

En animais superiores estas reaccións danse no fígado e o ril principalmente, mais tamén se poden dar noutros órganos. O amonio liberado normalmente utilízase para a formación de urea.

Normalmente, o grupo amino dos aminoácidos é transmitido ao glutamato que, por desaminación oxidativa, orixinará á formación do amonio. Este proceso recibe o nome de transdesaminación.

A desaminación oxidativa tamén ten lugar na inactivación das catecolaminas, o que se produce nas neuronas e en células que teñan o encima MAO (monoamino oxidase).

Trandesaminación

A. E. Braunstein e S. M. Bychkov (1939) suxeriron tamén que a acción conxunta da aminotransferase e da glutamato deshidroxenase podería dar lugar á desaminación oxidativa de aminoácidos, tal como se mostra nas seguintes reaccións:

Aminoácido + 2-oxoglutarato^2- ↔ glutamato^- + oxoácido^-

Glutamato^- + NAD(P)⁺ + H₂O ↔ 2-oxoglutarato^2- + NAD(P)H + NH₄⁺ + H⁺

Primeiro hai unha reacción de transferencia do grupo amino e logo hai unha reacción de deshidroxenación. En resumo, todo o proceso pode simplificarse na seguinte reacción:

Aminoácido + H₂O + NAD(P)⁺ → oxoácido^- + NAD(P)H + NH₄⁺ + H⁺

Desaminación non oxidativa

Coñécense varios tipos de desaminacións non oxidativas. Estas son:

Deshidratación

Deshidratación da serina

Deshidratación da treonina

Os dous hidroxiaminoácidos serina e treonina poden ser desaminados mediante unha deshidratación. Nun primeiro paso, un encima deshidratase provocará unha reacción oxidativa (a deshidratación precede a desaminación), a cal dará lugar a un intermediario da reacción global (a auga liberada nesta reacción de deshidratación será utilizada máis adiante). A continuación, este intermediario cambiará de estrutura: formará un isómero seu, o cal establecerá un enlace dobre entre o Cα e o grupo amino. Entón, o encima desaminase (que cataliza a reacción tanto coa serina coma coa treonina) dará lugar a unha reacción na que se engadirá unha molécula de auga ao isómero (reutilízase a que antes se liberara), dando como produto amonio e piruvato ou 2-oxobutarato, dependendo de se é serina ou treonina, respectivamente.

Desulfhidratación

A cisteína, un aminoácido que contén xofre, pode ser desaminada por unha reacción na que se produce piruvato, amonio e sulfuro de hidróxeno.

Desulfhidratación

Desaminación desaturante

Por acción do encima aspartase , un encima moi específico que require a presenza de biotina e ácido adenílico para funcionar, o ácido L-aspártico desamínase reversiblemente formando amonio e o ácido insaturado correspondente, o ácido fumárico.

Desaminación redutora

É un tipo de desaminación exclusiva dos bacterias anaerobias estritas. A reacción consiste nunha redución do aminoácido para formar o ácido saturado correspondente e amonio, mediante un proceso encimático no que o doador de protóns é un nucleótido de piridina reducido.

Transaminación

Os encimas aminotransferases teñen unha particular importancia no metabolismo de aminoácidos. Moitos dos aminoácidos poden ser convertidos nos seus respectivos oxoácidos grazas a reaccións de aminotransferencia, nas cales o grupo α-amino dun aminoácido se transfire ao oxoácido doutro aminoácido. A transaminación é un proceso reversible.

Reaccións de desaminación no ADN

As bases nitroxenadas do ADN poden sufrir desaminacións.

Citosina

Unha desaminación espontánea é a reacción de hidrólise da citosina en uracilo, liberando amonio no proceso. Isto pode ocorrer in vitro utilizando bisulfito, o cal desamina a citosina, pero non a 5-metilcitosina. Esta propiedade permitiu aos investigadores secuenciar ADN metilatdo para distinguir a citosina non metilada (convertida en uracilo) da metilada (inalterada).

No ADN, esta desaminación espontánea é corrixida pola eliminación de uracilo (produto da desaminación da citosina e non parte normal do ADN) pola uracilo-ADN glicosilase, xerando un sitio abásico (AP). O sitio abásico resultante é despois recoñecido por encimas (AP endonucleases) que rompen un enlace fosfodiéster no ADN, o que permite a reparación da lesión resultante por substitución por outra citosina. Unha ADN polimerase pode realizar esta substitución por medio de translación de amosega, unha reacción de excisión terminal pola súa actividade exonuclease 5'→3', seguido por unha reacción de recheo pola súa actividade de polimerase. A ADN ligase despois forma un enlace fosfodiéster para selar o resultante produto dúplex con amosega, que agora inclúe unha nova e correcta citosina. (Ver reparación por escisión de bases.)

5-Metilcitosina

A desaminación espontánea da 5-metilcitosina rende timina e amoníaco. Esta é a mutación dun só nucleótido máis común. No ADN, esta reacción, se é detectada antes do paso da forcada de replicación, pode ser corrixida polo encima timina-ADN glicosilase, que elimina a base timina na discordancia G/T. Isto deixa un sitio abásico que é reparado polas AP endonucleases e polimerase, como a uracilo-ADN glicosilase.

Guanina

A desaminación da guanina resulta na formación de xantina. A xantina, de maneira análoga ao tautómero enol da guanina, emparéllase selectivamente co timina en vez de coa citosina. Isto ten como resultado unha mutación por transición posreplicativa, onde o par de bases orixinal G-C transfórmase nun par de bases A-T. A corrección desta mutación implica o uso da alquiladenina glicosilase (Aag) durante a reparación por escisión de bases.

Adenina

A desaminación da adenina ten como resultado a formación de hipoxantina. A hipoxantina, de maneira análoga ao tautómero imina da adenina, emparéllase selectivamente coa citosina en vez de coa timina. Isto resulta nunha mutación por transición posreplicativa, na que o par de bases orixinal A-T transfórmase no par de bases G-C.

Outras proteínas que realizan esta función

• APOBEC1
• APOBEC3A-H, APOBEC3G - afecta ao VIH
• (Citidina) desaminase inducida por activación (AICDA)
• AMP desaminase (AMPD1)
• Citosina desaminase de mononucelótidos (CDA)
• Adenosina desaminase que actúa sobre o ARNt (ADAT)
• Adenosina desaminase que actúa sobre o ARN bicatenario (ADAR)
• Adenosina desaminase que actúa sobre mononucleótidos (ADA)
• Guanina desaminase (GDA)