Desaminierung

Bei der oxidativen Desaminierung entsteht aus einer Aminosäure eine α-Ketosäure, freier Ammoniak und coenzymgebundener Wasserstoff. Sie kann durch zwei unterschiedliche Enzymgruppen katalysiert werden:

1. Aminosäure-Dehydrogenasen
Für den Stoffwechsel von wesentlicher Bedeutung ist die mitochondriale Glutamatdehydrogenase, deren Coenzym und Wasserstoffakzeptor NAD (oder auch NADP) ist.

2. Aminosäure-Oxidasen
Die Aminosäureoxidasen der Peroxysomen (Wasserstoffakzeptor: FAD) sind Enzyme von geringer Spezifität und geringer Aktivität. Sie sind für den Stoffwechsel nur von untergeordneter Bedeutung.

Die nichtoxidative Desaminierung wird von verschiedenen spezifischen Enzymen katalysiert. Durch spezifische Dehydrasen katalysiert, werden unter Bildung von freien Ammoniak ebenfalls α-Ketosäuren gebildet, meist mit Pyridoxalphosphat als Cofaktor. Beispiele dafür sind z.B. die Serin-Dehydrase und die Cystein-Desulfhydrase.

Ammoniak wird in der Leber und in der Niere auch durch die hydrolytische Desaminierung von Glutamin gewonnen. Die Reaktion wird von der Glutaminase katalysiert. Das Enzym katalysiert die Umsetzung der Amidgruppe der Seitenkette mit Wasser. Dabei entstehen Glutamat und Ammoniak. Im Gegensatz zur Reaktion der Glutamatdehydrogenase ist die hydrolytische Desaminierung irreversibel.

Auch die Amidgruppe von Asparagin kann durch hydrolytische Desaminierung in Form von Ammoniak abgespalten werden. In diesem Fall ist das katalysierende Enzym die Asparaginase, das Reaktionsprodukt ist neben Ammoniak auch Aspartat. Quantitativ ist die Bildung von Ammoniak durch Desaminierung von Asparagin aber gegenüber dem Abbau von Glutamin von untergeordneter Bedeutung.

Bei der eliminierenden Desaminierung wird zunächst PALP-abhängig eine OH- bzw. SH-Gruppe der Aminosäuren unter Bildung einer Doppelbindung in Form von H₂O (Dehydratisierung) bzw. H₂S (Desulfhydrierung) eliminiert. Anschließend löst sich dann die Aminogruppe in Form von Ammoniak ab. Dies betrifft vor allem die kleinen Aminosäuren Serin, Cystein und Threonin. Serin und Cystein werden so zu Pyruvat umgesetzt. Threonin wird durch eliminierende Desaminierung zu alpha-Ketobutyrat umgesetzt, und anschließend in mehreren Schritten zu Succinyl-CoA abgebaut.

Darüber hinaus existiert noch eine eliminierende Desaminierung von Histidin, bei der kein PALP als Coenzym benötigt wird.