氨基酸衍生物代謝（二）
精氨酸的衍生物較多，如尿素、一氧化氮、多胺、肌酸等。肌酸（creatine）是由精氨酸和甘氨酸反應，先生成胍基乙酸（GAA），再由S-腺苷甲硫氨酸（SAM）提供甲基，即生成肌酸。肌酸可磷酸化，生成的磷酸肌酸是肌肉和腦的儲備能源，稱為磷酸原。
肌酸的合成途徑。引自themedicalbiochemistrypage肌酸合成的特點是不同步驟之間有很強的空間分離，也就是說每個步驟都在不同的器官（或細胞）進行。第一步反應在腎髒，催化的酶是甘氨酸脒基轉移酶（Glycine amidinotransferase, mitochondrial，GATM），也稱為L-精氨酸：甘氨酸脒基轉移酶（AGAT）。這是肌酸合成的限速酶。放出的鳥氨酸可用于多胺合成或尿素循環。
胍基乙酸合成。引自BRENDA胍基乙酸通過血液循環運輸到肝髒進行甲基化，由胍基乙酸N-甲基轉移酶（GAMT）催化。生成的肌酸再次釋放到血液中。肌肉和腦通過肌酸轉運蛋白1（CT1，編碼基因為SLC6A8）将其吸收進入細胞。腦也可合成肌酸，但GATM和GAMT在不同細胞表達。
肌酸激酶（CK）催化其磷酸化反應。CK的編碼基因有兩個，CKM和CKB。肌酸激酶是二聚體，所以有三種同工酶。骨骼肌同工酶是CKMM，腦同工酶是CKBB，而CKMB主要在心肌。所以臨床上根據血清同工酶類型可判斷損傷部位。
肌酐（creatinine）是自發形成的，可通過尿排出。人體每天大約通過肌酐損失1.7%的肌酸，所以需要不斷合成或攝入來補充。
多胺（polyamine）是堿性小分子，是含多個氨基的長鍊脂肪族化合物，如精胺、亞精胺、屍胺、腐胺等。多胺帶有多個正電荷，對核酸有較高親和力，在複制、轉錄、翻譯和細胞分裂的調節中起作用。
細胞進入增殖周期的最早信号之一是鳥氨酸脫羧酶1（ODC1）mRNA水平升高，而鳥氨酸脫羧酶正是多胺合成途徑中的第一個酶，催化鳥氨酸脫羧形成腐胺（putrescine），即丁二胺。
多胺合成途徑。引自themedicalbiochemistrypage腐胺與脫去羧基的SAM（dcSAM）反應，生成亞精胺（spermidine），由亞精胺合酶（SRM）催化。這裡dcSAM作為丙胺供體，而不是甲基供體。亞精胺再次獲得丙胺即生成精胺（spermine），由精胺合酶（SMS）催化。
ODC的半衰期不足1小時，其降解受蛋白酶體控制。它的降解方式比較特别，進入蛋白酶體不需要泛素化。蛋白酶體識别和降解非泛素化ODC的能力涉及稱為抗酶（antizyme）的蛋白質家族。抗酶與ODC單體相互作用，防止功能性同二聚體的形成，同時改變單體的構象，使它們被蛋白酶體識别。
酵母中的ODC降解調控模型。引Microb Cell. 2015人類有三種ODC抗酶，但由抗酶1（OAZ1）起主要作用。OAZ1的 mRNA包含兩個重疊的開放閱讀框，ORF2的讀取幀比ORF1多一幀，所以ORF2的翻譯要求核糖體轉移到+1閱讀框。當存在高濃度的多胺時，核糖體會發生移碼，從而完整翻譯出兩個ORF，産生有活性的OAZ1。而OAZ1自身的降解則受泛素化調節。
亞精胺的功能之一是參與eIF5A的翻譯後修飾，以形成羟丁胺修飾的賴氨酸（hypusine）。這種修飾對eIF5A的功能是必需的。
eIF5A的Hypusine修飾。引自J Clin Invest. 2010目前的研究表明，eIF5A及其羟丁胺化修飾（hypusination）不僅對真核生物的翻譯過程十分重要，還與細胞生長、神經發育、炎症、自噬等多種過程有關。
eIF5A在翻譯中的作用。引自J Biol Chem. 2018精氨酸的另一個重要功能是合成一氧化氮。Dr. Murad，Ignarro和Furchgott因在這個領域的工作而獲得1998年諾貝爾獎。
一氧化氮研究獲得1998年諾獎精氨酸被一氧化氮合酶（NOS）催化，生成NO和瓜氨酸。NO的半衰期非常短，僅持續2-4秒。在這幾秒鐘内，NO可激活平滑肌細胞中的受體，可溶性鳥苷酸環化酶（sGC），使細胞内cGMP水平升高。PKG使肌球蛋白輕鍊磷酸酶激活，PLCβ抑制，IP3受體抑制，質膜局部L型鈣通道抑制等等，最終導緻平滑肌舒張，從而擴張血管。
哺乳動物細胞中有3種NOS同工酶：神經元NOS（nNOS），也稱為NOS-1。nNOS主要在大腦和脊髓的特定神經元中表達，這種神經元稱為硝能神經。此外，nNOS也在腎上腺、胰島細胞、骨骼肌、海綿體平滑肌細胞等處表達。
誘導型或巨噬細胞NOS（iNOS），也稱為NOS-2，與巨噬細胞殺菌作用有關。内皮型NOS（eNOS），也稱為NOS-3，主要在内皮細胞表達，但在血小闆，心肌細胞等也有表達。eNOS主要作用是使血管舒張。
一氧化氮的合成。引自themedicalbiochemistrypage一氧化氮合酶是非常複雜的酶，需要五個氧化還原輔助因子：NADPH、FAD、FMN、血紅素和四氫生物蝶呤（BH 4），還需要三種金屬離子：鈣、鋅、鐵。鈣 離子與NOS的鈣調蛋白亞基結合，鐵在血紅素中，鋅離子用于穩定結構，不參與催化。
三種NOS均為同二聚體。電子從NADPH出發，依次經過FAD、FMN、血紅素和BH4，達到氧合酶結構域，與結合在此處的氧氣和精氨酸反應。反應過程分兩個步驟，先生成N-羟基- L-精氨酸，再将其氧化，産生瓜氨酸和NO。
一氧化氮合成的兩個步驟。引自BRENDA參考文獻：
Christof Taxis. A safety catch for ornithine decarboxylase degradation. Microb Cell. 2015 May 27;2(6):174-177.
Joachim Hauber. Revisiting an old acquaintance: role for eIF5A in diabetes. J Clin Invest. 2010 Jun;120(6):1806-8.
Myung Hee Park, et al. Hypusine, a polyamine-derived amino acid critical for eukaryotic translation.
J Biol Chem. 2018 Nov 30;293(48):18710-18718.
下一篇
酸，堿食物區分
最新文章
-
實體門店私域引流的10種玩法攻略
17分鐘前 -
幽默笑話：小故事幾則
20分鐘前 -
原來一個好故事都被這個公式拿捏住了
40分鐘前 -
我國蘋果品種及砧木特性大彙總，看這一篇就夠用了！
55分鐘前 -
每日鑒賞|山西太原晉祠楹聯賞讀（一）
1小時前 -
經典打法之微笑心法
2小時前 -
“豫西中醫界之泰鬥喬保均”治療疑難病60年經驗賞析
15小時前 -
回憶、健忘和灑脫
15小時前
熱門文章
-
每日一誦傷寒論第241條
1周前 -
老張老李侃門球之140篇
2天前 -
診餘雜記（師傳經驗）
4天前 -
為什麼五點鐘要起床答案讓人吃驚！（現在知道還不晚）
1周前 -
這個穴位可以治療多種胃痛腹痛，還可以減肥
6天前 -
治療坐骨神經痛藥酒５方
1周前 -
美麗中國-2870：中國最大的内陸河，塔裡木河
2天前 -
二十四山開門放水作竈真訣開門放水作竈直訣——子山
2天前
有話要說...