Aspartátaminotransferáza z E. coli viazaná na kofaktor pyridoxalfosfát.
Identifikátory
Číslo EC	EC 2.6.1.1
Číslo CAS	9000-97-9
Databázy
IntEnz	hľadať v IntEnz
BRENDA	hľadať v BRENDA
ExPASy	hľadať v ExPASy
KEGG	hľadať v KEGG
MetaCyc	hľadať v MetaCyc
PDB štruktúry	RSCB PDB PDBe PDBsum
Chemický portál  Biologický portál

Aspartátaminotransferáza je transaminačný enzým využívajúci pyridoxalfosfát (PLP), ktorý bol prvýkrát popísaný Arthurom Karmenom a jeho kolegami v roku 1954. AST katalyzuje reverzibilný prenos α-amínoskupiny medzi aspartátom a glutamátom, čo z neho robí významný enzým v metabolizme aminokyselín. AST sa nachádza v pečeni, srdci, kostrových svaloch, obličkách, mozgu a červených krvinkách. Hladina AST v krvi, hladina ALT (alanínaminotransferáza) v krvi a ich pomer (pomer AST/ALT) sú bežne merané klinické biomarkery pre poruchy pečene. Tieto skúšky sú bežne súčasťou krvných testov.

Polčas celkového AST v obehu je asi 17 hodín a asi 87 hodín (v priemere) pre mitochondriálnu AST.

Aspartátaminotransferáza sa označuje i ako aspartáttransamináza, AST/AspAT/AAT alebo (sérová) glutamátoxalacetáttransamináza (GOT, SGOT). Jej systémový názov je L-aspartát:2-oxoglutarátaminotransferáza.

Aspartátaminotransferáza katalyzuje konverziu aspartátu a α-ketoglutarátu na oxalacetát a glutamát:

L-aspartát (Asp) + α-ketoglutarát ↔ oxalacetát + L-glutamát (Glu)

Ako typická transamináza využíva PLP (vitamín B₆) ako kofaktor na prenos amínovej skupiny z aspartátu alebo glutamátu na príslušnú ketokyselinu. Počas tejto reakcie sa kofaktor mení z PLP na pyridoxamínfosfát (PMP) a naspäť. Prenos amínoskupiny katalyzovaný týmto enzýmom je rozhodujúci pre degradáciu aminokyselín aj ich biosyntézu. Pri degradácii po premene z α-ketoglutarátu na glutamát prebieha oxidatívna deaminácia glutamátu, čím vznikajú amónne ióny, ktoré sa následne vylučujú v podobe močoviny. V opačnej reakcii sa syntetizuje aspartát z oxalacetátu, čo je kľúčový intermediát citrátového cyklu.

V mnohých eukaryotoch sú prítomné dva izoenzýmy. U ľudí su to konkrétne:

• GOT1/cAST, cytozolový izoenzým prítomný hlavne u červených krviniek a srdca,
• GOT2/mAST, mitochondriálny izoenzým prítomný hlavne v pečeni.

Tieto izoenzýmy sa pravdepodobne vyvinuli zo spoločného predka AST cez duplikáciu génov a ich sekvenčná homológia je asi 45%.

AST sa takisto našla u mnohých mikroorganizmov, napríklad E. coli, H. mediterranei, a T. thermophilus. U E. coli je AST kódovaná génom aspC a bolo preukázané, že takisto vykazuje aktivitu transaminácie aromatických aminokyselín.

Štruktúra AST z rôznych zdrojov (napríklad kuracie mitochondrie, cytozol srdca z prasaťa, E. coli) bola určená v rôznych výskumoch pomocou röntgenovej kryštalografie. Celkovo je trojdimenzionálna štruktúra polypeptidu pre všetky organizmy veľmi podobná. AST existuje v podobe diméru, zloženého z dvoch identických podjednotiek, z ktorých každá má 400 aminokyselín a molekulovú hmotnosť asi 45 kDa. Obe podjednotky sa skladajú z veľkej a malej domény a k tomu ešte z tretej domény pozostávajúcej z N-terminálnych reziduí 3-14; týchto pár reziduí tvorí vlákno, ktoré spája a stabilizuje podjednotky diméru. Veľká doména, ktorá sa skladá z reziduí 48-325, viaže kofaktor PLP cez aldimínovú väzbu na ε-amínovej skupine Lys258. Ďalšie reziduá tejto domény - Asp222 a Tyr225 - takisto interagujú s PLP pomocou vodíkových väzieb. Malá doména pozostáva z reziduí 15-47 a 326-410 a reprezentuje flexibilný región, ktorý mení enzým z "otvorenej" do "zatvorenej" konformácie po naviazaní substrátu.¹⁶¹⁷

Dve nezávislé aktívne miesta sa nachádzajú poblíž rozhrania medzi doménami. V každom aktívnom mieste je dvojica arginínových reziduí, ktoré sú zodpovedné za špecificitu pre dikarboxylové kyseliny: Arg386 interaguje s proximálnou (α-)karboxylovou skupinou substrátu, zatiaľ čo Arg292 interaguje s distálnou karboxylovou skupinou (vo vedľajšom reťazci).¹³¹⁶

Čo sa týka sekundárnej štruktúry, AST obsahuje α i β prvky. Každá doména má centrálny list tvorený β-vláknami, ktorý je obklopený α-helixmi na oboch stranách.^{chýba zdroj}

Aspartátaminotrasferáza, tak ako všetky transaminázy, využíva rozpoznanie dvoch rôznych substrátov - rozpoznáva a selektívne viaže dve aminokyseliny (Asp a Glu) s rôznymi postrannými reťazcami.¹⁸ V oboch prípadoch pozostáva transaminačná reakcia z dvoch podobných polreakcií, čo sa zvyčajne označuje ako ping-pongový mechanizmus. V prvej polreakcii sa viaže aminokyselina 1 (napr. L-Asp), ktorá reaguje s komplexom enzým-PLP za vzniku ketokyseliny 1 (oxalacetátu) a modifikovaného komplexu enzým-PMP. V druhej polreakcii sa viaže ketokyselina 2 (α-ketoglutarát) a reaguje s komplexom enzým-PMP za vzniku aminokyseliny 2 (L-Glu), čím sa regeneruje pôvodný komplex enzým-PLP. Tvorba racemického produktu (D-Glu) je veľmi vzácna.¹⁹

Špecifické kroky polreakcie enzým-PLP + aspartát ⇌ enzým-PMP + oxalacetát sú v obrázku nižšie; druhá polreakcia (nie je na obrázku) prebieha v opačnom poradí a jej substrátom je α-ketoglutarát.⁷⁸

1. Tvorba interného aldimínu: Najprv sa vytvorí Schiffova báza z ε-amínoskupiny Lys258 a aldehydového uhlíka PLP, čím vznikne interný aldimín.
2. Transaldiminácia: Interný aldimín sa následne stáva externým aldimínom, keď sa ε-amínoskupina Lys258 nahradí za amínoskupinu aspartátu. Táto reakcia prebieha cez nukleofilný atak deprotonovanou amínoskupinou Asp a prebieha cez tetraedrický intermediát. V tomto kroku sú karboxylové skupiny Asp stabilizované guanidínovými skupinami reziduí Arg386 a Arg292.
3. Tvorba chinonoidu: Vodík viazaný na α-uhlík Asp sa následne štiepi (predpokladá sa, že Lys258 je akceptorom protónu) za tvorby chinonoidového intermediátu.
4. Tvorba ketimínu: Chinonoid sa znovu protonuje, ale teraz na aldehydovom uhlíku, čím vzniká ketimínový intermediát.
5. Hydrolýza ketimínu: Nakoniec sa ketimín hydrolyzuje a vznika PMP a oxalacetát.

Predpokladá sa, že tento mechanizmus má niekoľko čiastočne rýchlosť určujúcich krokov.²⁰ Bolo však preukázané, že väzba substrátu (transaldiminácia) posúva katalytickú reakciu smerom dopredu.²¹

AST je podobná alanínaminotransferáze (ALT) v tom, že oba enzýmy sú asociované s parenchymatickými bunkami. Rozdiel je v tom, že ALT sa nachádza hlavne v pečeni a jeho koncentrácia v obličkách, srdci a kostrových svaloch je klinicky zanedbateľná. Naproti tomu sa AST nachádza v pečeni, srdci (srdcovom svale), kostrových svaloch, obličkách, mozgu a červených krvinkách.^{chýba zdroj} ALT je teda špecifickejším ukazateľom zápalu pečene oproti AST, keďže AST môže byť zvýšená i pri poruchách ostatných orgánov, ako sú infarkt myokardu, akútna pankreatitída, akútna hemolytická anémia, vážne popáleniny, akútna renálna choroba, choroby kostrových svalov, alebo trauma.²²

AST bola definovaná ako biochemický marker pre diagnózu akútneho infarktu myokardu v roku 1954. Stanovenie AST pre túto diagnózu je však aktuálne už redundantné a bolo nahradené srdcovými troponínmi.²³

Laboratórne testy by vždy mali byť interpretované s využitím referenčného rozpätia od laboratória, ktoré vykonalo meranie. Príklad je uvedený nižšie:

• JANSONIUS, JN; VINCENT, MG. Biological Macromolecules and Assemblies. Ed. Jurnak FA. New York : Wiley, 1987. ISBN 978-0-471-85142-4. Structural basis for catalysis by aspartate aminotransferase, s. 187–285.
• Aspartate aminotransferase of Escherichia coli: nucleotide sequence of the aspC gene. J. Biochem., 1985, s. 1259–62. DOI: 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a135173. PMID 3897210.
• The complete amino acid sequence of aspartate aminotransferase from Escherichia coli: sequence comparison with pig isoenzymes. Biochem. Biophys. Res. Commun., 1984, s. 62–67. DOI: 10.1016/0006-291X(84)90439-X. PMID 6378205.
• Site-directed mutagenesis of Escherichia coli aspartate aminotransferase: role of Tyr70 in the catalytic processes. Biochemistry, 1991, s. 7796–7801. DOI: 10.1021/bi00245a019. PMID 1868057.

• Alanínaminotransferáza (ALT/ALAT/SGPT)
• Transamináza

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Aspartate transaminase na anglickej Wikipédii.