La aspartato transaminasa ( AST ) o aspartato aminotransferasa , también conocida como AspAT / ASAT / AAT o transaminasa glutámico oxaloacética (en suero) ( GOT , SGOT ), es una enzima transaminasa dependiente del piridoxal fosfato (PLP) ( EC 2.6.1.1 ) que fue la primera descrito por Arthur Karmen y sus colegas en 1954. [2] [3] [4] AST cataliza la transferencia reversible de un grupo α-amino entre el aspartato y el glutamato y, como tal, es una enzima importante en el metabolismo de los aminoácidos. AST se encuentra en el hígado , corazón , músculo esquelético , riñones , cerebro y glóbulos rojos. El nivel sérico de AST, el nivel sérico de ALT ( alanina transaminasa ) y su proporción (proporción AST / ALT ) se miden comúnmente clínicamente como biomarcadores para la salud del hígado. Las pruebas son parte de los paneles de sangre .
Identificadores | ||||||||
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CE no. | 2.6.1.1 | |||||||
No CAS. | 9000-97-9 | |||||||
Bases de datos | ||||||||
IntEnz | Vista IntEnz | |||||||
BRENDA | Entrada BRENDA | |||||||
FÁCIL | NiceZyme vista | |||||||
KEGG | Entrada KEGG | |||||||
MetaCyc | camino metabólico | |||||||
PRIAM | perfil | |||||||
Estructuras PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | |||||||
Ontología de genes | AmiGO / QuickGO | |||||||
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La vida media de la AST total en la circulación se aproxima a las 17 horas y, en promedio, 87 horas para la AST mitocondrial . [5] Las células sinusoidales del hígado eliminan la aminotransferasa . [5]
Función
La aspartato transaminasa cataliza la interconversión de aspartato y α-cetoglutarato en oxaloacetato y glutamato .
L-aspartato (Asp) + α-cetoglutarato ↔ oxaloacetato + L-glutamato (Glu)
Como transaminasa prototípica, AST se basa en PLP (vitamina B6) como cofactor para transferir el grupo amino del aspartato o glutamato al cetoácido correspondiente . En el proceso, el cofactor se desplaza entre el PLP y la forma de fosfato de piridoxamina (PMP). [6] La transferencia de grupos amino catalizada por esta enzima es crucial tanto en la degradación como en la biosíntesis de aminoácidos. En la degradación de aminoácidos, después de la conversión de α-cetoglutarato en glutamato, el glutamato se somete posteriormente a una desaminación oxidativa para formar iones de amonio , que se excretan como urea . En la reacción inversa, el aspartato puede sintetizarse a partir de oxaloacetato, que es un intermedio clave en el ciclo del ácido cítrico . [7]
Isoenzimas
Hay dos isoenzimas presentes en una amplia variedad de eucariotas. Inhumanos:
- GOT1 / cAST, la isoenzima citosólica se deriva principalmente de los glóbulos rojos y del corazón .
- GOT2 / mAST, la isoenzima mitocondrial está presente predominantemente en el hígado.
Se cree que estas isoenzimas han evolucionado a partir de un AST ancestral común a través de la duplicación de genes y comparten una homología de secuencia de aproximadamente el 45%. [8]
AST también se ha encontrado en varios microorganismos, incluidos E. coli , H. mediterranei , [9] y T. thermophilus . [10] En E. coli , la enzima está codificada por el gen aspC y también se ha demostrado que exhibe la actividad de una transaminasa de aminoácidos aromáticos ( EC 2.6.1.57 ). [11]
Estructura
Se han realizado estudios de cristalografía de rayos X para determinar la estructura de la aspartato transaminasa de diversas fuentes, incluidas las mitocondrias de pollo, [12] citosol del corazón de cerdo, [13] y E. coli . [14] [15] En general, la estructura polipeptídica tridimensional de todas las especies es bastante similar. AST es dimérico y consta de dos subunidades idénticas, cada una con aproximadamente 400 residuos de aminoácidos y un peso molecular de aproximadamente 45 kD. [8] Cada subunidad se compone de un dominio grande y uno pequeño, así como un tercer dominio que consta de los residuos N-terminales 3-14; estos pocos residuos forman una hebra que une y estabiliza las dos subunidades del dímero. El dominio grande, que incluye los residuos 48-325, se une al cofactor PLP mediante un enlace aldimina al grupo ε-amino de Lys258. Otros residuos en este dominio, Asp 222 y Tyr 225, también interactúan con PLP a través de enlaces de hidrógeno . El dominio pequeño consta de los residuos 15-47 y 326-410 y representa una región flexible que desplaza la enzima de una conformación "abierta" a una "cerrada" tras la unión del sustrato. [12] [15] [16]
Los dos sitios activos independientes se colocan cerca de la interfaz entre los dos dominios. Dentro de cada sitio activo, un par de residuos de arginina son responsables de la especificidad de la enzima por los sustratos de ácido dicarboxílico : Arg386 interactúa con el grupo carboxilato (α-) proximal del sustrato, mientras que Arg292 forma complejos con el carboxilato distal (cadena lateral). [12] [15]
En términos de estructura secundaria, AST contiene elementos α y β. Cada dominio tiene una hoja central de cadenas β con hélices α empaquetadas a cada lado.
Mecanismo
La aspartato transaminasa, al igual que todas las transaminasas, opera mediante reconocimiento de sustrato dual; es decir, es capaz de reconocer y unir selectivamente dos aminoácidos (Asp y Glu) con diferentes cadenas laterales. [17] En cualquier caso, la reacción de las transaminasas consta de dos semirreacciones similares que constituyen lo que se conoce como un mecanismo de ping-pong . En la primera semirreacción, el aminoácido 1 (p. Ej., L-Asp) reacciona con el complejo enzima-PLP para generar el cetoácido 1 (oxaloacetato) y la enzima modificada-PMP. En la segunda media reacción, el cetoácido 2 (α-cetoglutarato) reacciona con la enzima-PMP para producir el aminoácido 2 (L-Glu), regenerando la enzima-PLP original en el proceso. La formación de un producto racémico (D-Glu) es muy rara. [18]
Los pasos específicos para la semirreacción de Enzima-PLP + aspartato ⇌ Enzima-PMP + oxaloacetato son los siguientes (ver figura); la otra semirreacción (no mostrada) procede de manera inversa, con α-cetoglutarato como sustrato. [6] [7]
- Formación de aldimina interna : en primer lugar, el grupo ε-amino de Lys258 forma un enlace de base de Schiff con el carbono del aldehído para generar una aldimina interna.
- Transaldiminación: la aldimina interna se convierte en una aldimina externa cuando el grupo ε-amino de Lys258 es desplazado por el grupo amino del aspartato. Esta reacción de transaldiminación se produce mediante un ataque nucleofílico por el grupo amino desprotonado de Asp y procede a través de un intermedio tetraédrico. En este punto, los grupos carboxilato de Asp son estabilizados por los grupos guanidinio de los residuos Arg386 y Arg 292 de la enzima.
- Formación de quinonoides : el hidrógeno unido al carbono α de Asp se extrae (se cree que Lys258 es el aceptor de protones) para formar un intermedio quinonoide.
- Formación de cetimina : el quinonoide se reprotona, pero ahora en el carbono del aldehído, para formar el intermedio de cetimina.
- Hidrólisis de cetimina : Finalmente, la cetimina se hidroliza para formar PMP y oxalacetato.
Se cree que este mecanismo tiene varios pasos que determinan parcialmente la velocidad . [19] Sin embargo, se ha demostrado que el paso de unión del sustrato (transaldiminación) impulsa la reacción catalítica hacia adelante. [20]
Significación clínica
AST es similar a la alanina transaminasa (ALT) en que ambas enzimas están asociadas con las células del parénquima hepático . La diferencia es que la ALT se encuentra predominantemente en el hígado, con cantidades clínicamente insignificantes en los riñones, el corazón y el músculo esquelético, mientras que la AST se encuentra en el hígado, el corazón ( músculo cardíaco ), el músculo esquelético, los riñones, el cerebro y el tejido rojo. células de sangre. [ cita requerida ] Como resultado, la ALT es un indicador más específico de inflamación del hígado que la AST, ya que la AST también puede estar elevada en enfermedades que afectan a otros órganos, como infarto de miocardio , pancreatitis aguda , anemia hemolítica aguda , quemaduras graves, enfermedad renal aguda , enfermedades musculoesqueléticas y traumatismos. [21]
La AST se definió como un marcador bioquímico para el diagnóstico de infarto agudo de miocardio en 1954. Sin embargo, el uso de AST para tal diagnóstico es ahora redundante y ha sido reemplazado por las troponinas cardíacas . [22]
La AST se mide comúnmente clínicamente como parte de las pruebas de diagnóstico de la función hepática , para determinar la salud del hígado. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la fuente de AST (y, en menor medida, ALT) en los análisis de sangre puede reflejar patología en órganos distintos al hígado. De hecho, cuando la AST es más alta que la ALT, se debe considerar una fuente muscular de estas enzimas. Por ejemplo, la inflamación muscular debido a la dermatomiositis puede causar AST> ALT. Este es un buen recordatorio de que AST y ALT no son buenas medidas de la función hepática porque no reflejan de manera confiable la capacidad sintética del hígado y pueden provenir de tejidos distintos del hígado (como el músculo).
Las pruebas de laboratorio siempre deben interpretarse utilizando el rango de referencia del laboratorio que realizó la prueba. Los rangos de referencia de ejemplo se muestran a continuación:
Tipo de paciente | Rangos de referencia [23] |
Masculino | 8–40 UI / L |
Mujer | 6–34 UI / L |
Ver también
- Alanina transaminasa (ALT / ALAT / SGPT)
- Transaminasas
Referencias
- ^ PDB : 1AAM Almo SC, Smith DL, Danishefsky AT, Ringe D (marzo de 1994). "La base estructural para la especificidad de sustrato alterada del mutante del sitio activo R292D de la aspartato aminotransferasa de E. coli". Protein Eng . 7 (3): 405–412. doi : 10.1093 / proteína / 7.3.405 . PMID 7909946 .
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El aclaramiento de las aminotransferasas se lleva a cabo dentro del hígado mediante células sinusoidales. La vida media en la circulación es de aproximadamente 47 horas para la ALT, aproximadamente 17 horas para la AST total y, en promedio, 87 horas para la AST mitocondrial.
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Otras lecturas
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enlaces externos
- Aspartato + transaminasa en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
- AST - Pruebas de laboratorio en línea
- AST: Enciclopedia médica MedlinePlus