ناقلة أمين الأسبارتات

إنزيم ناقلة أمين الأسبارتات ( AST )، أو ناقلة أمين الأسبارتات ، والمعروف أيضًا باسم AspAT/ASAT/AAT أو ناقلة أمين الأكسالوأسيتيك (المصل) ( GOT ، SGOT )، هو إنزيم ناقل أمين يعتمد على فوسفات البيريدوكسال (PLP) ( EC 2.6.1.1 )، وقد وصفه آرثر كارمن وزملاؤه لأول مرة عام 1954. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} يحفز إنزيم AST النقل العكسي لمجموعة ألفا-أمينو بين الأسبارتات والغلوتامات ، ولذلك فهو إنزيم مهم في استقلاب الأحماض الأمينية. يوجد إنزيم AST في الكبد والقلب والعضلات الهيكلية والكليتين والدماغ وخلايا الدم الحمراء والمرارة. يُقاس مستوى إنزيم ناقلة أمين الأسبارتات (AST) في الدم، ومستوى إنزيم ناقلة أمين الألانين (ALT ) في الدم، ونسبتهما ( نسبة AST/ALT ) بشكل شائع في التحاليل السريرية كمؤشرات حيوية لصحة الكبد. وتُعد هذه التحاليل جزءًا من فحوصات الدم الشاملة .

يبلغ نصف عمر إنزيم ناقلة الأمين الكلي في الدورة الدموية حوالي 17 ساعة، بينما يبلغ متوسط ​​عمر إنزيم ناقلة الأمين الميتوكوندري 87 ساعة . ^{[ 4 ]} يتم التخلص من إنزيم ناقلة الأمين بواسطة الخلايا الجيبية في الكبد. ^{[ 4 ]}

يحفز إنزيم ناقلة أمين الأسبارتات التحويل المتبادل للحمض الأميني الطبيعي ، حمض الأسبارتيك L وحمض ألفا كيتوغلوتاريك لإنتاج حمض الأوكسالوأسيتيك وحمض الجلوتاميك L.

حمض الأسبارتيك

+

 

حمض ألفا كيتوغلوتاريك

 

 

 

 

 

 

حمض الأوكسالوأسيتيك

+

 

حمض الجلوتاميك

يعتمد إنزيم ناقل الأمين الأسبارتاتي (AST)، باعتباره نموذجًا أوليًا لناقلات الأمين، على فوسفات البيريدوكسال (PLP) (فيتامين ب ₆ ) كعامل مساعد لنقل مجموعة الأمين من الأسبارتات أو الجلوتامات إلى الحمض الكيتوني المقابل . وخلال هذه العملية، ينتقل العامل المساعد بين فوسفات البيريدوكسال (PLP) وفوسفات البيريدوكسامين (PMP). ^{[ 5 ]} يُعد نقل مجموعة الأمين الذي يحفزه هذا الإنزيم بالغ الأهمية في كلٍ من تحلل الأحماض الأمينية وتخليقها الحيوي. ففي تحلل الأحماض الأمينية، وبعد تحويل ألفا-كيتوغلوتارات إلى جلوتامات، تخضع الجلوتامات لاحقًا لعملية نزع أمين تأكسدي لتكوين أيونات الأمونيوم ، التي تُطرح على شكل يوريا . وفي التفاعل العكسي، يمكن تخليق الأسبارتات من أوكسالوأسيتات، وهو وسيط رئيسي في دورة حمض الستريك . ^{[ 6 ]}

يوجد نوعان من الإنزيمات المتماثلة في مجموعة واسعة من حقيقيات النوى. في البشر:

• يستمد إنزيم GOT1 /cAST، وهو الإنزيم المتماثل السيتوبلازمي، بشكل رئيسي من خلايا الدم الحمراء والقلب .
• يتواجد إنزيم GOT2 /mAST، وهو الإنزيم المتماثل للميتوكوندريا ، بشكل رئيسي في الكبد.

يُعتقد أن هذه الإنزيمات المتماثلة قد تطورت من سلف مشترك من نوع AST عبر تضاعف الجينات، وتتشارك في تماثل تسلسلي بنسبة 45% تقريبًا. ^{[ 7 ]}

وُجد إنزيم ناقل الأمين (AST) أيضًا في عدد من الكائنات الدقيقة، بما في ذلك الإشريكية القولونية ، وبكتيريا هيستيليا مديتراني ، ^{[ 8 ]} وبكتيريا ثيرموفيلوس . ^{[ 9 ]} في الإشريكية القولونية ، يُشفّر هذا الإنزيم بواسطة جين aspC ، وقد ثبت أيضًا أنه يُظهر نشاط ناقل أمين الأحماض الأمينية العطرية ( EC 2.6.1.57 ). ^{[ 10 ]}

أُجريت دراسات علم البلورات بالأشعة السينية لتحديد بنية إنزيم ناقلة أمين الأسبارتات من مصادر مختلفة، بما في ذلك ميتوكوندريا الدجاج ^{[ 11 ]} ، وسيتوسول قلب الخنزير ^{[ 12 ]} ، وبكتيريا الإشريكية القولونية ^{[ 13 ] [ 14 ]} . وبشكل عام، فإن البنية الببتيدية ثلاثية الأبعاد لجميع الأنواع متشابهة إلى حد كبير. يتكون إنزيم ناقلة أمين الأسبارتات من وحدتين فرعيتين متطابقتين، تحتوي كل منهما على حوالي 400 حمض أميني ووزن جزيئي يبلغ حوالي 45 كيلو دالتون ^{[ 7 ]} . تتكون كل وحدة فرعية من نطاق كبير ونطاق صغير، بالإضافة إلى نطاق ثالث يتكون من الأحماض الأمينية الطرفية N من 3 إلى 14؛ تشكل هذه الأحماض الأمينية القليلة سلسلة تربط وتثبت الوحدتين الفرعيتين للثنائي. يرتبط النطاق الكبير، الذي يشمل الأحماض الأمينية من 48 إلى 325، بالعامل المساعد PLP عبر رابطة ألديمين مع مجموعة إبسيلون-أمينو لليس 258. تتفاعل بقايا أخرى في هذا النطاق - Asp222 وTyr225 - مع PLP عبر روابط هيدروجينية . يتكون النطاق الصغير من البقايا 15-47 و326-410، ويمثل منطقة مرنة تُحوّل الإنزيم من هيئة "مفتوحة" إلى هيئة "مغلقة" عند ارتباط الركيزة. ^{[ 11 ] [ 14 ] [ 15 ]}

يقع الموقعان النشطان المستقلان بالقرب من منطقة التماس بين النطاقين. وفي كل موقع نشط، يُعزى تخصص الإنزيم لركائز الأحماض ثنائية الكربوكسيل إلى زوج من بقايا الأرجينين : يتفاعل Arg386 مع مجموعة الكربوكسيلات (α) القريبة من الركيزة، بينما يرتبط Arg292 بمجموعة الكربوكسيلات (السلسلة الجانبية) البعيدة. ^{[ 11 ] [ 14 ]}

من حيث البنية الثانوية، يحتوي AST على كل من عناصر α و β. يحتوي كل نطاق على صفيحة مركزية من خيوط β مع حلزونات α متراصة على كلا الجانبين.

يعمل إنزيم ناقل أمين الأسبارتات، كغيره من إنزيمات ناقل الأمين، عبر آلية التعرف على ركيزتين؛ أي أنه قادر على التعرف على حمضين أمينيين (الأسبارتات والغلوتامات) ذوي سلاسل جانبية مختلفة والارتباط بهما بشكل انتقائي. ^{[ 16 ]} في كلتا الحالتين، يتكون تفاعل ناقل الأمين من نصفي تفاعل متشابهين يشكلان ما يُعرف بآلية بينغ بونغ . في نصف التفاعل الأول، يتفاعل الحمض الأميني 1 (مثل L -Asp) مع معقد الإنزيم-PLP لإنتاج حمض الكيتو 1 (أوكسالوأسيتات) والإنزيم المعدل-PMP. في نصف التفاعل الثاني، يتفاعل حمض الكيتو 2 (ألفا-كيتوغلوتارات) مع الإنزيم-PMP لإنتاج الحمض الأميني 2 ( L -Glu)، مع إعادة تكوين الإنزيم-PLP الأصلي في هذه العملية. يُعدّ تكوّن الناتج الراسيمي ( D -Glu) نادرًا جدًا. ^{[ 17 ]}

الخطوات المحددة لنصف تفاعل الإنزيم-PLP + الأسبارتات${\displaystyle \rightleftharpoons }$إنزيم PMP + أوكسالوأسيتات كما يلي (انظر الشكل)؛ أما نصف التفاعل الآخر (غير الموضح) فيسير في الاتجاه المعاكس، حيث يكون ألفا-كيتوغلوتارات هو الركيزة. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

1. تكوين الألديمين الداخلي : أولاً، تشكل مجموعة ε-أمينو الخاصة بـ Lys258 رابطة قاعدة شيف مع كربون الألدهيد لتوليد ألديمين داخلي.
2. عملية تبادل الألديمين: يتحول الألديمين الداخلي إلى ألديمين خارجي عندما تُستبدل مجموعة الأمينو ε في الليسين 258 بمجموعة الأمينو في الأسبارتات. يحدث هذا التفاعل عبر هجوم نيوكليوفيلي من مجموعة الأمينو منزوعة البروتون في الأسبارتات، ويمر عبر وسيط رباعي الأوجه. عند هذه النقطة، تُثبَّت مجموعات الكربوكسيلات في الأسبارتات بواسطة مجموعات الغوانيدينيوم في بقايا الأرجينين 386 والأرجينين 292 في الإنزيم.
3. تكوين الكينونويد : ثم يتم انتزاع الهيدروجين المرتبط بذرة الكربون ألفا من Asp (يعتقد أن Lys258 هو مستقبل البروتون) لتشكيل وسيط كينونويد.
4. تكوين الكيتيمين : يتم إعادة بروتنة الكينونويد، ولكن الآن عند ذرة الكربون الألدهيدية، لتشكيل وسيط الكيتيمين.
5. تحلل الكيتيمين : في النهاية، يتم تحلل الكيتيمين لتكوين PMP وأوكسالوأسيتات.

يُعتقد أن هذه الآلية تتضمن عدة خطوات تحدد جزئياً معدل التفاعل . ^{[ 18 ]} ومع ذلك، فقد ثبت أن خطوة ارتباط الركيزة (التبادل الألديمي) هي التي تدفع التفاعل التحفيزي إلى الأمام. ^{[ 19 ]}

يتشابه إنزيم ناقلة أمين الأسبارتات (AST) مع إنزيم ناقلة أمين الألانين (ALT) في ارتباطهما بخلايا الكبد. ويكمن الاختلاف في أن ALT يوجد بشكل رئيسي في الكبد، مع وجود كميات ضئيلة سريريًا في الكلى والقلب والعضلات الهيكلية، بينما يوجد AST في الكبد والقلب ( عضلة القلب ) والعضلات الهيكلية والكلى والدماغ وخلايا الدم الحمراء. ونتيجة لذلك، يُعد ALT مؤشرًا أكثر دقة لالتهاب الكبد من AST، إذ قد يرتفع مستوى AST أيضًا في الأمراض التي تصيب أعضاء أخرى، مثل احتشاء عضلة القلب ، والتهاب البنكرياس الحاد ، وفقر الدم الانحلالي الحاد ، والحروق الشديدة، وأمراض الكلى الحادة ، وأمراض الجهاز العضلي الهيكلي، والإصابات. ^{[ 20 ]}

يرتبط ارتفاع مستوى إنزيم ناقلة أمين الأسبارتات (AST) في الحمى النزفية الناجمة عن فيروس حمى القرم والكونغو النزفية بمعدل وفيات مرتفع. ^{[ 21 ]}

تم تعريف AST كعلامة كيميائية حيوية لتشخيص احتشاء عضلة القلب الحاد في عام 1954. ومع ذلك، فإن استخدام AST لهذا التشخيص أصبح الآن غير ضروري وقد تم استبداله بالتروبونين القلبي . ^{[ 22 ]}

ينبغي دائمًا تفسير نتائج الاختبارات المعملية باستخدام النطاق المرجعي للمختبر الذي أجرى الاختبار. فيما يلي أمثلة على النطاقات المرجعية:

• ناقلة أمين الألانين (ALT/ALAT/SGPT)
• ناقلات الأمين

• الأسبارتات + ناقلة الأمين في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) بالمكتبة الوطنية الأمريكية للطب
• AST - فحوصات معملية عبر الإنترنت
• AST: موسوعة ميدلاين بلس الطبية