Декарбоксилирование аминокислот. 
БИОХИМИЯ Часть 2.

Отщепление карбоксильной группы аминокислот в виде СО, катализируется декарбоксилазами аминокислот, которые весьма широко распространены в природе. Примеры ферментативного декарбоксилирования аминокислот и их производных у различных видов живых организмов представлены в табл. 24.3.

В животных тканях выявлено декарбоксилирование тирозина, триптофана, 5-окситриптофана, валина, серина, гистидина, глутаминовой и у-оксиглутам и новой кислот, 3,4-диоксифенилаланина, цистеина и цистеинсульфи новой кислоты, аргинина, орнитина, S-адснозил метионина, а-аминомалоновой кислоты.

Среди различных типов декарбоксилирования аминокислот для организма человека и животных наибольшее значение имеет а-декарбоксилированис, т. е. отщепление карбоксильной группы при а-углеродном атоме и образование продуктов реакции аминов, обладающих, как правило, сильным фармакологическим действием и поэтому названных биогенными аминами.

Таблица 24.3. Ферментативное дскарбоксилирование аминокислот и их производных (по Т. Т. Березову и Б. Ф. Коровкину, 1983).

Реакции дскарбоксилирования, в отличие от других процессов промежуточного обмена аминокислот, являются необратимыми. Декарбоксилазы аминокислот являются сложными ферментами, коферментами которых, как и у трансаминаз, является пиридоксальфосфат (ПФ), специфичность их действия определяется апобелковым компонентом фермента. Механизм реакции дскарбоксилирования аминокислот в соответствии с теорией пиридоксалевого катализа связан с образованием шиффова основания между пиридоксальфосфатом и аминокислотой, лабилизацисй всех связей в субстрате (а, Ь, с), что обусловливает способность аминокислоты вступать в реакции трансаминирования (а), декарбоксилирования (b), альдольного расщепления ©.

шиффово основание между аминокислотой и пирилоксальфосфатом Неспецифическая декарбоксилаза ароматических аминокислот катализирует декарбоксилирование триптофана, 5-гидрокситриптофана и 3,4-диоксифенилаланина (ДОФА). Продуктами реакций, помимо С0₂, являются соответственно триптамин, серотонин и диоксифенилэтиламин (дофамин):

Образующиеся биогенные амины — триптамин, серотонин, дофамин обладают сильным фармакологическим действием на множество физиологических функций человека и животных. Так, триптамин и серотонин оказывают сосудосуживающее действие. Кроме этого, серотонин участвует в регуляции артериального давления, температуры тела, дыхания и почечной фильтрации, является нейромедиатором, который вызывает изменение поведения, например при шизофрении. Дофамин, возможно, сам является нейромедиатором, а также предшественником широко известного медиатора норэпинефрина и гормона адреналина. Источником ДОФА в организме является тирозин, который под действием специфической гидроксилазы превращается в 3,4-диоксифенилаланин. Тирозингидроксилаза открыта в надпочечниках, в тканях мозга и периферической нервной системы.

Другим примером образования биологически активных аминов в процессе декарбоксилирования аминокислот является образование гистамина (из гистидина), большие количества которого выделяются из тучных клеток соединительной ткани, вызывая аллергическую реакцию в ответ на действие аллергена:

Количество гистамина увеличивается при различных патологических состояниях организма: травмах, стрессе, а также при введении в организм различных ядов и некоторых лекарственных веществ (антибиотиков, лечебных сывороток и др.).

Гистамин обладает широким спектром биологического действия. Много гистамина образуется в очаге воспаления, обладая сосудорасширяющим действием, он ускоряет приток лейкоцитов и тем самым активирует защитные силы в борьбе с инфекцией. Большое количество гистамина образуется в слизистой желудка, где он активирует секрецию пепсина и соляной кислоты.

Важную биологическую функцию выполняет у-аминомасляная кислота (ГАМК) — продукт а-декарбоксилирования глутаминовой кислоты. Фермент, катализирующий эту реакцию (глутаматдекарбоксилаза), является высокоспецифичным:

Оба эти соединения — глутамат и ГАМК — относятся к нейромедиаторам: ГАМК ингибирует, а глутамат активирует передачу нервных импульсов.

Введение

у-аминомасляной кислоты вызывает тормозной процесс в коре головного мозга (центральное торможение), а у животных приводит к утрате условных рефлексов. у-Аминомасляная кислота используется в клинике при лечении некоторых заболеваний ЦНС, связанных с резким возбуждением коры головного мозга.

К биогенным аминам относится также таурин, который образуется из цистеина и используется в печени при образовании парных желчных кислот:

Таким образом, биогенные амины являются сильными, фармакологически активными веществами, оказывающими разностороннее действие на физиологические функции организма. Некоторые биогенные амины (гистамин.

серотонин, их производные) нашли широкое применение в качестве лекарственных средств.