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La transamination est une réaction chimique qui transfère un groupe amino d'un acide aminé à un α-cétoacide.
Ce processus se déroule principalement dans le foie. Dans le foie, les groupements aminés de différents acides aminés sont transférés à l'α-cétoglutarate pour former du glutamate. Dans les mitochondries, le glutamate est désaminé et l'ammonium toxique entre dans le cycle de l'urée pour être excrété. Un autre site de transamination est constitué par les muscles squelettiques. Dans ces derniers, les groupements aminés sont transférés au pyruvate, formant ainsi de l'alanine. L'alanine transporte l'azote vers le foie via le cycle glucose-alanine.
En biochimie , ce processus intervient fréquemment lors de la synthèse des acides aminés et est catalysé par des transaminases (aminotransférases) , qui nécessitent le cofacteur phosphate de pyridoxal (PLP) et un α-cétoacide comme accepteur du groupe amine. L'α-cétoglutarate agit comme accepteur prédominant du groupe amine et produit du glutamate .
- Acide aminé + α-cétoglutarate ↔ α-cétoacide + glutamate
Le groupe amino du glutamate est à son tour transféré à l'oxaloacétate dans une seconde réaction de transamination donnant de l'aspartate .
Mécanisme biochimique et fonction de la transamination
La transamination est responsable de la désamination de la plupart des acides aminés et constitue l'une des principales voies de dégradation qui transforment les acides aminés essentiels en acides aminés non essentiels (acides aminés pouvant être synthétisés de novo par l'organisme).
La transamination est catalysée par plusieurs types d' aminotransférases . Une aminotransférase peut être spécifique d'un acide aminé particulier, ou capable de métaboliser tout acide aminé d'un groupe d'acides aminés similaires, par exemple les acides aminés à chaîne ramifiée, qui comprennent la valine, l'isoleucine et la leucine. Les deux types courants d'aminotransférases sont l'alanine aminotransférase (ALT) et l'aspartate aminotransférase (AST) .
Mécanisme d'action
La transamination catalysée par une aminotransférase se déroule en deux étapes. Dans un premier temps, le groupe α-amino d'un acide aminé est transféré à l'enzyme, produisant l'α-cétoacide correspondant et l'enzyme aminée. Dans un second temps, le groupe amine est transféré à l'accepteur cétonique, formant l'acide aminé et régénérant l'enzyme. La chiralité de l'acide aminé est déterminée au cours de la transamination. Pour que la réaction soit complète, les aminotransférases nécessitent la participation d'une coenzyme contenant un aldéhyde, le pyridoxal-5'-phosphate (PLP) , un dérivé de la pyridoxine ( vitamine B6 ) . Le groupe amine est pris en charge par la conversion de cette coenzyme en pyridoxamine-5'-phosphate (PMP). Le PLP est lié de manière covalente à l'enzyme par une liaison de type base de Schiff, formée par la condensation de son groupe aldéhyde avec le groupe ε-amino d'un résidu lysine enzymatique. La base de Schiff, conjuguée au cycle pyridinium de l'enzyme, est au cœur de l'activité coenzymatique.
Mécanisme de type « ping-pong bi bi » de la transamination enzymatique dépendante du PLP. La réaction d'aminotransférase se déroule en deux étapes, chacune comprenant trois sous-étapes : transimination, tautomérisation et hydrolyse. Lors de la première étape, le groupe α-amino de l'acide aminé est transféré au PLP, formant un α-cétoacide et du PMP. Lors de la seconde étape, le groupe amine du PMP est transféré à un autre α-cétoacide, générant un nouvel α-aminoacide et du PLP.
Les produits des réactions de transamination dépendent de la disponibilité des α-cétoacides. Il s'agit généralement d' alanine , d'aspartate ou de glutamate , car leurs α-cétoacides correspondants sont produits par le métabolisme des substrats énergétiques. La lysine , la proline et la thréonine , qui constituent une voie majeure de dégradation des acides aminés, sont les trois seuls acides aminés qui ne subissent pas systématiquement de transamination et qui utilisent plutôt leur déshydrogénase respective.
Transamination non enzymatique
Un second type de réaction de transamination peut être décrit comme une substitution nucléophile d'un anion amine ou amide sur une amine ou un sel d'ammonium. Par exemple, l'attaque d'une amine primaire par un anion amide primaire peut être utilisée pour préparer des amines secondaires :
- RNH 2 + R'NH − → RR'NH + NH 2 −
Les amines secondaires symétriques peuvent être préparées à partir de nickel de Raney (2RNH₂ → R₂NH + NH₃ ) . Enfin, les sels d'ammonium quaternaire peuvent être désalkylés à l'aide d'éthanolamine.
- R₄N⁺ + NH₂CH₂CH₂OH → R₃N⁺RN + H₂CH₂CH₂OH
Les aminonaphtalènes subissent également des transaminations.
Rôle de certains tissus et organes dans la transamination
La transamination a lieu dans plusieurs tissus et organes, notamment le foie et les muscles squelettiques, qui agissent de concert pour gérer les groupements aminés générés lors du catabolisme des acides aminés. Le foie est le principal site de transamination. Après la digestion des protéines en leurs monomères, les acides aminés, ces derniers sont transportés vers le foie. Dans le cytoplasme des hépatocytes, les groupements aminés de nombreux acides aminés sont transférés à l'α-cétoglutarate, formant ainsi du glutamate par une réaction de transamination. Ce processus permet la combinaison des groupements aminés de différents acides aminés en glutamate, réduisant ainsi le besoin en enzymes pour les processus d'élimination ou de biosynthèse ultérieurs.
Après cette réaction de transamination, le glutamate est transporté dans les mitochondries, où la glutamate déshydrogénase catalyse une réaction de désamination oxydative, libérant de l'ammonium. L'ammonium libre étant toxique pour les cellules, le foie le convertit rapidement en carbamoylphosphate par réaction avec le bicarbonate, lui permettant ainsi d'intégrer le cycle de l'urée pour son excrétion. Le foie contient également l'aspartate aminotransférase. Cette enzyme catalyse une réaction particulière où l'oxaloacétate, et non l'α-cétoglutarate, sert d'accepteur de groupe amine. Dans cette réaction, le glutamate transfère un groupe amine à l'oxaloacétate, formant l'acide aminé aspartate et régénérant l'α-cétoglutarate. L'aspartate peut alors intégrer le cycle de l'urée, où il se combine à la citrulline .
Les muscles squelettiques constituent un autre site de transamination. Le pyruvate y est abondant en raison d'une glycolyse importante. Les groupements aminés des muscles squelettiques sont transférés au pyruvate, un produit de la glycolyse, pour former de l'alanine . Cette réaction de transamination est catalysée par l'alanine aminotransférase. L'alanine est ensuite transportée vers le foie, où elle est reconvertie en pyruvate (utilisé pour la gluconéogenèse ) par transfert de son groupement aminé à l'α-cétoglutarate, formant ainsi du glutamate . Simultanément, le glucose est transporté du foie (où il est plus abondant grâce à la gluconéogenèse) vers les muscles, où il est consommé . C'est le cycle glucose-alanine .