アスパラギン酸トランスアミナーゼ

補酵素ピリドキサール 5-リン酸と結合したニワトリアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ。PDB : 7AAT
識別子
EC番号	2.6.1.1
CAS番号	9000-97-9
データベース
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エクスパス	NiceZyme ビュー
ケッグ	KEGGエントリー
メタサイク	代謝経路
プリアモス	プロフィール
PDB構造	RCSB PDB PDBe PDBsum
遺伝子オントロジー	アミゴー / クイックゴー
検索 個人管理委員会 記事 出版元 記事 国立情報学研究所 タンパク質

アスパラギン酸トランスアミナーゼ（AST）またはアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼは、 AspAT/ASAT/AATまたは（血清）グルタミン酸オキサロ酢酸トランスアミナーゼ（GOT、SGOT）としても知られ、 1954年にアーサー・カーメンとその同僚によって初めて記述されたピリドキサールリン酸（PLP）依存性トランスアミナーゼ酵素（EC 2.6.1.1）です。 ^{[1] [2] [3]} ASTは、アスパラギン酸とグルタミン酸の間のαアミノ基の可逆的な転移を触媒するため、アミノ酸代謝において重要な酵素です。ASTは、肝臓、心臓、骨格筋、腎臓、脳、赤血球、胆嚢に存在します。血清 AST レベル、血清 ALT (アラニントランスアミナーゼ) レベル、およびそれらの比率 ( AST/ALT 比率) は、肝臓の健康のバイオマーカーとして臨床的に一般的に測定されます。これらの検査は血液検査の一部です。

循環中の総ASTの半減期は約17時間で、ミトコンドリアASTの場合は平均87時間です。[ 4 ]^アミノ トランスフェラーゼは肝臓の洞様細胞によって除去されます。 ^[4]

アスパラギン酸トランスアミナーゼは、アスパラギン酸とα-ケトグルタル酸からオキサロ酢酸とグルタミン酸への相互変換を触媒します。

L-アスパラギン酸 (Asp) + α-ケトグルタル酸 ↔ オキサロ酢酸 + L-グルタミン酸 (Glu)

典型的なトランスアミナーゼであるASTは、アスパラギン酸またはグルタミン酸から対応するケト酸にアミノ基を転移するための補因子としてPLP（ビタミンB6）に依存しています。このプロセスでは、補因子はPLPとピリドキサミンリン酸（PMP）フォームの間を往復します。 ^[5]この酵素によって触媒されるアミノ基転移は、アミノ酸の分解と生合成の両方で重要です。アミノ酸の分解では、α-ケトグルタル酸からグルタミン酸への変換に続いて、グルタミン酸は酸化的脱アミノ化を受けてアンモニウムイオンを形成し、尿素として排泄されます。逆反応では、クエン酸回路の重要な中間体であるオキサロ酢酸からアスパラギン酸が合成される場合があります。^[6]

2つのアイソザイムがさまざまな真核生物に存在します。ヒトの場合: ^{[引用が必要]}

• 細胞質アイソザイムであるGOT1 /cAST は、主に赤血球と心臓に由来します。
• ミトコンドリアアイソザイムであるGOT2 /mASTは主に肝臓に存在します。

これらのアイソザイムは共通の祖先ASTから遺伝子重複により進化したと考えられており、約45%の配列相同性を共有している。^[7]

ASTは、大腸菌、H. mediterranei ^[8]、T. thermophilus ^[9]など、多くの微生物にも見つかっています。大腸菌では、この酵素はaspC遺伝子によってコードされており、芳香族アミノ酸トランスアミナーゼ（EC 2.6.1.57）としての活性も示すことが示されています。 ^[10]

^{ニワトリミトコンドリア、[11]、}ブタ心臓細胞質、^[12]、大腸菌^{[13]など、さまざまな源からアスパラギン酸トランスアミナーゼの構造を決定するために、X線結晶構造解析研究が行われてきました。 [14]}全体的に^、 すべての種の3次元ポリペプチド構造は非常によく似ています。 ASTは二量体で、それぞれ約400アミノ酸残基と約45kDの分子量を持つ2つの同一のサブユニットで構成されています。^[7] 各サブユニットは、大ドメインと小ドメイン、およびN末端残基3-14からなる第3のドメインで構成されています。これらの少数の残基は、二量体の2つのサブユニットを結合して安定化する鎖を形成します。残基48-325を含む大ドメインは、Lys258のε-アミノ基へのアルジミン結合を介してPLP補因子に結合します。このドメイン内の他の残基（Asp 222とTyr 225）も水素結合を介してPLPと相互作用する。小さなドメインは残基15-47と326-410で構成され、基質結合時に酵素を「開いた」構造から「閉じた」構造にシフトさせる柔軟な領域を表す。^{[11] [14] [15]}

2つの独立した活性部位は、2つのドメインの境界面近くに位置している。各活性部位内の2つのアルギニン残基が、ジカルボン酸基質に対する酵素の特異性を担っている。Arg386は基質の近位（α-）カルボキシレート基と相互作用し、Arg292は遠位（側鎖）カルボキシレートと複合体を形成する。^{[11] [14]}

二次構造の観点から見ると、AST には α 要素と β 要素の両方が含まれています。各ドメインには中央に β ストランドのシートがあり、その両側に α ヘリックスが詰まっています。^{[引用が必要]}

アスパラギン酸トランスアミナーゼは、他のトランスアミナーゼと同様に、二重基質認識を介して機能します。つまり、異なる側鎖を持つ2つのアミノ酸（AspとGlu）を認識し、選択的に結合することができます。^{[16]いずれの場合も、トランスアミナーゼ反応は}、ピンポン機構と呼ばれる2つの類似した半反応で構成されています。最初の半反応では、アミノ酸1（例：L-Asp）が酵素-PLP複合体と反応して、ケト酸1（オキサロ酢酸）と修飾酵素-PMPを生成します。2番目の半反応では、ケト酸2（α-ケトグルタル酸）が酵素-PMPと反応してアミノ酸2（L-Glu）を生成し、その過程で元の酵素-PLPを再生します。ラセミ体生成物（D-Glu）の形成は非常にまれです。^[17]

酵素-PLP + アスパラギン酸 ⇌ 酵素-PMP + オキサロ酢酸の半反応の具体的な手順は以下のとおりです（図を参照）。もう一方の半反応（図示せず）は、α-ケトグルタル酸を基質として逆の手順で進行します。^{[5] [6]}

1. 内部アルジミン形成: まず、Lys258 の ε-アミノ基がアルデヒド炭素とシッフ塩基結合を形成し、内部アルジミンを生成します。
2. トランスアルジミン化: Lys258 の ε-アミノ基がアスパラギン酸のアミノ基に置換されると、内部アルジミンは外部アルジミンになります。このトランスアルジミン化反応はAsp の脱プロトン化アミノ基による求核攻撃によって起こり、四面体中間体を経て進行します。この時点で、Asp のカルボキシレート基は酵素の Arg386 および Arg 292 残基のグアニジニウム基によって安定化されます。
3. キノノイド形成: Asp の α 炭素に結合した水素が引き抜かれ (Lys258 がプロトン受容体であると考えられる)、キノノイド中間体が形成されます。
4. ケチミン形成: キノノイドはアルデヒド炭素で再プロトン化され、ケチミン中間体を形成します。
5. ケチミン加水分解：最後に、ケチミンは加水分解されて PMP とオキサロ酢酸が形成されます。

このメカニズムは複数の部分的な律速段階を持つと考えられている。^[18] しかし、基質結合段階（トランスアルジミネーション）が触媒反応を前進させることが示されている。^[19]

AST は、両方の酵素が肝実質細胞に関連しているという点でアラニントランスアミナーゼ(ALT)に似ています。違いは、ALT は主に肝臓に存在し、腎臓、心臓、骨格筋には臨床的に無視できる量しか存在しないのに対し、AST は肝臓、心臓 (心筋)、骨格筋、腎臓、脳、赤血球に存在することです。^[要出典]その結果、AST は心筋梗塞、急性膵炎、急性溶血性貧血、重度の火傷、急性腎疾患、筋骨格疾患、外傷など、他の臓器に影響を与える疾患でも上昇する可能性があるため、ALT は AST よりも肝臓の炎症のより具体的な指標となります。^[20]

ASTは1954年に急性心筋梗塞の診断のための生化学的マーカーとして定義されました。しかし、現在ではそのような診断におけるASTの使用は不要となり、心筋トロポニンに取って代わられました。^[21]

臨床検査は、常に検査を実施した臨床検査機関の基準範囲を使用して解釈する必要があります。基準範囲の例を以下に示します。

• アラニントランスアミナーゼ(ALT/ALAT/SGPT)
• トランスアミナーゼ

ウィキメディア・コモンズには、アスパラギン酸トランスアミナーゼに関連するメディアがあります。

• 米国国立医学図書館医学件名標目表(MeSH)のアスパラギン酸 + トランスアミナーゼ
• AST - オンラインラボテスト
• AST: MedlinePlus 医療百科事典