O transaminação é um tipo de reação química que atua na "redistribuição" de grupos amino entre os aminoácidos, pois envolve processos de aminação reversível (adição de um grupo amino) e desaminação (eliminação de um grupo amino), que são catalisados por enzimas específicas conhecidas como transaminases ou aminotransferases.
A reação de transaminação geral envolve a troca entre um aminoácido e qualquer α-cetoácido, onde a troca de um grupo amino produz a versão cetoácido do primeiro substrato de aminoácido e a versão de aminoácido do primeiro substrato α-cetoácido..
O grupo amino que costuma ser trocado é o "alfa" amino, ou seja, aquele que participa da formação das ligações peptídicas e que define a estrutura dos aminoácidos, embora também possam ocorrer reações envolvendo outros grupos amino presentes em posições diferentes..
Com exceção da lisina, treonina, prolina e hidroxiprolina, todos os aminoácidos participam das reações de transaminação, embora as transaminases tenham sido descritas para histidina, serina, metionina e fenilalanina, mas suas vias metabólicas não envolvem esse tipo de reação..
As reações de transaminação entre aminoácidos e α-cetoácidos foram descobertas em 1937 por Braunstein e Kritzmann e, desde então, têm sido objeto de intensos estudos, visto que ocorrem em diversos tecidos de diferentes organismos e com diferentes finalidades..
Em humanos, por exemplo, as transaminases são amplamente distribuídas nos tecidos do corpo e são particularmente ativas no tecido do músculo cardíaco, fígado, tecido do músculo esquelético e rins..
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As reações de transaminação envolvem mais ou menos o mesmo mecanismo. Conforme discutido acima, essas reações ocorrem como uma troca reversível de um grupo amino entre um aminoácido e um α-cetoácido (desaminado), produzindo o α-cetoácido do aminoácido doador e o aminoácido do α-cetoácido receptor..
Essas reações dependem de um composto conhecido como fosfato de piridoxal, um derivado da vitamina B6 que participa como transportador de grupos amino e que se liga às enzimas transaminase através da formação de uma base de Schiff entre o grupo aldeído desta molécula. E o ε-amino de um resíduo de lisina no sítio ativo da enzima.
A ligação entre o fosfato de piridoxal e o resíduo de lisina no sítio ativo não é covalente, mas ocorre por meio da interação eletrostática entre a carga positiva do nitrogênio na lisina e a carga negativa no grupo fosfato do piridoxal.
No curso da reação, o aminoácido que funciona como substrato desloca o grupo ε-amino do resíduo de lisina no sítio ativo que participa da base de Schiff com piridoxal.
Enquanto isso, um par de elétrons do carbono alfa do aminoácido é removido e transferido para o anel de piridina que compõe o fosfato de piridoxal (carregado positivamente) e, em seguida, "entregue" ao α-cetoácido que funciona como um segundo substrato..
Desta forma, o fosfato de piridoxal não só participa da transferência ou transporte de grupos amino entre os aminoácidos e α-cetoácidos que são substratos das transaminases, mas também atua como um “sumidouro” de elétrons, facilitando a dissociação do hidrogênio do alfa aminoácido.
Em resumo, o primeiro substrato, um aminoácido, transfere seu grupo amino para o fosfato de piridoxal, de onde é posteriormente transferido para o segundo substrato, um α-cetoácido, formando, entretanto, um composto intermediário conhecido como fosfato de piridoxamina..
As enzimas transaminase são geralmente encontradas no citosol e mitocôndrias e funcionam na integração de diferentes vias metabólicas.
A glutamato desidrogenase em sua reação reversa, por exemplo, pode converter o glutamato em amônio, NADH (ou NADPH) e α-cetoglutarato, que pode entrar no ciclo do ácido tricarboxílico e funcionar na produção de energia.
Esta enzima, que está na matriz mitocondrial, representa um ponto de ramificação que associa aminoácidos ao metabolismo energético, de forma que quando uma célula carece de energia na forma de carboidratos ou gorduras para funcionar, ela pode alternativamente usar alguns aminoácidos para o mesmo objetivo.
A formação da enzima (glutamato desidrogenase) durante o desenvolvimento do cérebro é essencial para o controle da desintoxicação do amônio, uma vez que foi demonstrado que alguns casos de retardo mental têm a ver com uma baixa atividade desta, o que leva ao acúmulo de amônio, que é prejudicial à saúde do cérebro.
Em algumas células do fígado, as reações de transaminação também podem ser usadas para a síntese de glicose por gliconeogênese.
A glutamina é convertida em glutamato e amônio pela enzima glutaminase. O glutamato é então convertido em α-cetoglutarato, que entra no ciclo de Krebs e então na gliconeogênese. Essa última etapa ocorre graças ao fato de o malato, um dos produtos da rota, ser transportado para fora da mitocôndria por meio de uma lançadeira..
Essa lançadeira deixa o α-cetoglutarato à mercê da enzima málica, que o converte em piruvato. Duas moléculas de piruvato podem então ser convertidas em uma molécula de glicose por meio da gliconeogênese..
As reações de transaminação mais comuns estão relacionadas aos aminoácidos alanina, ácido glutâmico e ácido aspártico..
Algumas enzimas aminotransferases podem, além do fosfato de piridoxal, usar o piruvato como uma "coenzima", como a glutamato-piruvato transaminase, que catalisa a seguinte reação:
glutamato + piruvato ↔ alanina + α-cetoglutarato
As células musculares dependem dessa reação para produzir alanina a partir do piruvato e para obter energia através do ciclo de Krebs via α-cetoglutarato. Nessas células, o uso da alanina como fonte de energia depende da eliminação de grupos amino, como os íons amônio, no fígado, por meio do ciclo da ureia..
Outra reação de transaminação muito importante em diferentes espécies é a catalisada pela enzima aspartato aminotransferase:
L-Aspartato + α-Cetoglutarato ↔ Oxaloacetato + L-Glutamato
Por último, mas não menos importante, a reação de transaminação do ácido γ-aminobutírico (GABA), um aminoácido não proteico essencial para o sistema nervoso central que funciona como um neurotransmissor inibitório. A reação é catalisada por uma transaminase de ácido γ-aminobutírico e é aproximadamente a seguinte:
α-cetoglutarato + ácido 4-aminobutanóico ↔ Glutamato + semialdeído succínico
O semialdeído succínico é convertido em ácido succínico por meio de uma reação de oxidação e este último pode entrar no ciclo de Krebs para a produção de energia.
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