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Transaminação e desaminação

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Como nos casos das vias metabólicas dos açúcares e dos ácidos graxos, os processos de degradação dos aminoácidos convergem para as vias catabólicas centrais do metabolismo do carbono. Os esqueletos carbônicos dos aminoácidos, em geral, encaminham-se para o ciclo do ácido cítrico. Em alguns casos, as reações das vias são passos estreitamente paralelos àqueles dos catabolismos dos ácidos graxos. Entretanto, todos os aminoácidos contém um grupo amina. Portanto cada via degradativa passa por passo-chave, no qual o grupo α-amino é separado do esqueleto carbônico e desviado para uma via especializada para o metabolismo desse grupo. Os aminoácidos derivados das proteínas são a fonte da maioria dos grupos amino. A maior parte dos aminoácidos é metabolizada no fígado. Parte da amônia gerada é reciclada e empregada em uma grande variedade de processos biossintéticos; dependendo do organismo, o excesso é excretado diretamente ou convertido em uréia ou ácido úrico para excreção. O excesso de amônia gerado em outros tecidos (extra-hepáticos) é transportado até o fígado (na forma de grupos amino) para conversão na forma apropriada de excreção.
O glutamato e a glutamina desempenham papéis especialmente críticos no metabolismo do nitrogênio. No citosol dos hepatócitos, os grupos amino da maioria dos aminoácidos são transferidos para o α-cetoglutarato para formar glutamato. O glutamato é então transportado para o interior da mitocôndria, onde seu grupo amina é retirado para formar NH₄⁺. O excesso de amônia, gerado na maior parte dos outros tecidos, é convertido no nitrogênio amida da glutamina, e, nessa forma, transportado para a mitocôndria do fígado. Nos músculos, os grupos amina em excesso são quase todos transferidos para o piruvato, com a respectiva formação de alanina. A alanina é outra molécula importante no transporte dos grupos amino, transportando-os dos músculos até o fígado. 
Quando os aminoácidos chegam ao fígado, após o processo de digestão dos alimentos, o primeiro passo no seu catabolismo é a remoção dos grupos α-amino promovida por enzimas chamadas aminotransferases ou transaminases. Nessas reações de transaminação, o grupo α-amino é transferido para o átomo de carbono α do α-cetoglutarato, produzindo o respectivo α-cetoácido análogo ao aminoácido. Nessas reações não ocorre uma desaminação líquida final (isso é, perda de grupos amino), pois o α-cetoglutarato torna-se aminado à medida que o α-cetoácido é desaminado. O efeito das reações de transaminação é coletar os grupos amino de muitos aminoácidos diferentes na forma de apenas um, o L-glutamato. O glutamato conduz os grupos amino para ser utilizados em vias biossintéticas ou, então, para uma sequência final de reações pelas quais são formados produtos nitrogenados degradados que, a seguir, são excretados.
As células contêm várias aminotransferases diferentes, muitas específicas para α-cetoglutarato, como receptor do grupo amino. As aminotransferases diferem na sua especificidade para o outro substrato, o L-aminoácido, que cede o grupo amino, e recebem nomes a partir do aminoácido doador do grupo amino. As reações catalisadas pelas aminotransferases são livremente reversíveis. Todas aminotransferases possuem um grupo prostético comum e um mecanismo de reação também comum. O grupo prostético é o piridoxal fosfato (PLP), a forma de coenzima da piridoxina ou vitamina B₆. O piridoxal fosfato funciona como um transportador intermediário de grupos amino no sítio ativo das aminotransferases. Ele sofre transformações reversíveis entre a sua forma aldeído, piridoxal fosfato, que pode aceitar um grupo amino, e a sua forma aminada, piridoxamina fosfato, que pode doar seu o grupo amino para um α-cetoácido. 
As aminotransferases são exemplos clássicos de enzimas que catalisam reações bimoleculares de pingue-pongue, nas quais o primeiro substrato reage e o produto deve deixar o sítio ativo antes que o segundo substrato possa se ligar. Assim, o aminoácido liga-se ao sítio ativo, doa seu grupo amino ao piridoxal-fosfato e deixa o sítio ativo na forma de um α-cetoácido. O outro α-cetoácido, que funciona como substrato, se liga então ao sítio ativo, aceita o grupo amino da piridoxamina-fosfato e deixa o sítio ativo na forma de um aminoácido.
Nos hepatócitos, o glutamato é transportado do citosol para o interior das mitocôndrias, onde sofre desaminação oxidativa catalisada pela L-glutamato desidrogenase. Essa enzima, que está presente apenas na matriz mitocondrial, requer NAD⁺ ou NADP⁺ como receptor dos equivalentes redutores. A ação combinada das aminotransferases e da glutamato desidrogenase é referida como transdesaminação. Alguns poucos aminoácidos contornam a via de transdesaminação e sofrem desaminação oxidativa direta. O α-cetoglutarato, formado por desaminação do glutamato, pode ser empregado no ciclo do ácido cítrico e para síntese de glicose. A glutamato-desidrogenase opera em uma importante intersecção do metabolismo do carbono e do nitrogênio. Essa enzima alostérica com seis subunidades idênticas tem sua atividade influenciada por um arranjo complicado de moduladores alostéricos. Os mais bem estudados são o modulador positivo ADP e o modulador negativo GTP. 
A amônia é bastante tóxica para os tecidos animais. Em muitos tecidos, incluindo o cérebro, alguns processos como a degradação de nucleotídeos, geram amônia livre. Na maioria dos animais, a maior parte dessa amônia livre é convertida em um composto não tóxico antes de ser exportada dos tecidos extra-hepáticos para o sangue e transportada até o fígado ou até os rins. Para essa função de transporte, o glutamato, essencial para o metabolismo intracelular do grupo amino, é substituído pela L-glutamina. A amônia livre produzida nos tecidos combina-se com o glutamato, produzindo glutamina, pela ação da glutamina-sintetase. Essa reação requer ATP e ocorre em duas etapas. Inicialmente, o glutamato e o ATP reagem para formar ADP e um intermediário γ-glutamil-fosfato, que então reage com a amônia, produzindo glutamina e fosfato inorgânico. A glutamina é uma forma de transporte não tóxico para a amônia; ela normalmente está presente no sangue em concentrações muito maiores que os demais aminoácidos. A glutamina também serve como fonte de grupos amino em várias reações biossintéticas. A glutamina-sintetase é encontrada em todos os organismos, sempre desempenhando um papel metabólico central. Nos microrganismos, essa enzima serve como via de entrada essencial do nitrogênio fixado em sistemas biológicos.
A alanina também desempenha um papel especial no transporte dos grupos amino para o fígado em uma forma não tóxica, por meio de uma via denominada ciclo da glicose-alanina. No músculo e em alguns outros tecidos que degradam aminoácidos como combustível, os grupos amino são coletados na forma de glutamato, por transaminação. O glutamato pode ser convertido em glutamina para transporte ao fígado, como descrito anteriormente, ou pode transferir seu grupo α-amino para o piruvato, produto da glicólise muscular facilmente disponível, pela ação da alanina-aminotransferase. A alanina assim produzida passa para o sangue e segue para o fígado. No citosol dos hepatócitos, a alanina-aminotransferase transfere o grupo amino da alanina para o a-cetoglutarato, formando piruvato e glutamato. O glutamato então entra na mitocôndria, onde a reação da glutamato-desidrogenase libera NH4+, ou sofre transaminação com o oxaloacetato para formar aspartato, outro doador de nitrogênio para a síntese de ureia.
Fonte: Nelson, David L. Princípios de bioquímica de Lehninger. David L. Nelson, Michael M. Cox ; [tradução: Ana Beatriz Gorini da Veiga ... et al.] ; revisão técnica: Carlos Termignoni ... [et al.]. – 6. ed. – Porto Alegre : Artmed, 2014.

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