Кетоглутаровая кислота

Кетоглутаровая кислота — химическое органическое соединение, кетокислота, одно из двух возможных кето-производных глутаровой кислоты. Является важнейшим метаболитом ключевых биохимических реакций в клетке. 

Когда используется общее название «кетоглутаровая кислота», почти всегда подразумевается альфа-производная — α-кетоглутаровая кислота. β-кетоглутаровая (бета-кетоглутаровая) кислота встречается намного реже и отличается от альфа-изомера положением карбонильной функциональной группы. Анион (негативно заряженный ион) α-кетоглутаровой кислоты, называется α-кетоглутарат (α-KG, или также оксо-глутарат), играет важную роль в живых организмах. Он является кетокислотой, образующейся в результате дезаминирования глутамата. Он также является промежуточным веществом цикла трикарбоновых кислот.


Биологическое значение кетоглутаровой кислоты

1. Цикл трикарбоновых кислот

α-Кетоглутарат является ключевым промежуточным соединением в цикле трикарбоновых кислот (цикл Кребса).

Кетоглутарат расположен после изоцитрата и предшествует сукцинил-кoA. Анаплеротические реакции могут подпитывать цикл в этом месте путем синтеза α-кетоглутарата через трансаминирование глутамата или через действие глутаматдегидрогеназы на глутамат.

2. Синтез аминокислот

Глутамин является продуктом биосинтеза глутамата.

Аминокислота глутамин синтезируется из глутамата под воздействием фермента глутаминсинтетазы, которая использует АТФ для преобразования глутамата в глутамилфосфат. Этот промежуточный продукт подвергается реакции нуклеофильного замещения в ходе которого фосфат замещается ионом аммония. В результате образуется глутамин и неорганический фосфат.

3. Транспорт азота

Кетоглутаровая кислота также участвует в метаболизме азота. Она реагирует с соединениями азота, образующимися в клетке, предотвращая, таким образом, перенасыщение клеток этими соединениями.

α-кетоглутарат является одним из важнейших транспортеров азота в метаболических путях. Путем переамирирования аминосоединения присоединяются к кетоглутарату и транспортируются в печень, где вступают в цикл мочевины.

α-кетоглутарат трансаминируется с образованием возбуждающего нейромедиатора глутамата. Глутамат в свою очередь в присутствии витамина B6 может быть превращен в другой нейромедиатор — гамма-аминомаслянная кислота (ГАМК)

Кетоглутаровая кислота важна для детоксификации аммония, в частности в головном мозге. Известно, что избыточное образование аммония и других производных азота наблюдается при употреблении в пищу большого количества протеинов, синдроме Рея, циррозе печени, а также при нарушениях в цикле мочевины.

4. Косубстрат окисления

Кетоглутарат, выступая как косубстрат, участвует в реакциях окисления молекулярным кислородом.

Молекулярный кислород (O2) окисляет многие вещества в организме в ходе реакций, которые катализируются оксигеназами. Во многих реакциях α-кетоглутарат помогает процессу как косубстрат.

Примером такой реакции является окисление пролина в гидроксипролин, необходимого для образования коллагена.

5. Антиоксидантные свойства

α-Кетоглутарат может выступать в качестве ингибитора окисления, тем самым снижая уровень перекиси водорода в живой клетке. Это означает, что кетоглутарат может замедлять химическую реакцию, в данном случае реакцию окисления.

 

Источники
  • Lee Hua Long, Barry Halliwell. Biochemical and Biophysical Research Communications. — Volume 406, Issue 1, 4 March 2011, Pages 20-24
  • Peter Ottab, Otto Clemmesenb, Fin Stolze Larsen. Neurochemistry International. — Volume 47, Issues 1–2, July 2005, Pages 13-18
  • Северина Е. С., Николаева А. Я. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. — М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001
  • Филиппович Ю. Б. Основы биохимии. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: «Агар», 1999
  • Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Медицина, 1998