什么是脱氨基作用
脱氨作用(英语:deamination,亦可称为脱氨基作用)是指移除分子上的一个氨基。人类的肝脏经由脱氨作用将氨基酸分解(谷氨酸也在肾脏中脱氨基),当氨基酸的氨基被去除之后,会转变成氨。由碳及氢所组成的残余部分,则回收或氧化产生能量。对人体而言,氨具有毒性,因此某些酶将会在尿素循环中将二氧化碳分子附加其上,使氨转变成尿素或尿酸。之后这些尿素及尿酸再经由尿液排出体外。
脱氨基作用是由各种脱氨酶催化的,反应产物是对应的酮基化合物。在氨基酸的分解代谢中,l-谷氨酸的氧化性脱氨作用很重要。因为在许多生物中只有谷氨酸一种氨基酸能进行氧化性脱氨,催化这一反应的谷氨酸脱氢酶的专一性又较高。现在认为,至少在动物体内,大部分氨基酸是通过氨基转换和谷氨酸氧化脱氨的联合作用脱氨的,也可通过此联合作用的逆反应合成某些氨基酸。
胞嘧啶的脱氨基作用
除了氨基酸之外,dna的构成物之一凯发k8娱乐-凯发k8一触即发也会因为脱氨作用而转变成尿嘧啶;胞嘧啶受到甲基化之后的产物5-甲基胞嘧啶,则会在脱氨作用下转变成胸腺嘧啶。
胞嘧啶的自发脱氨是胞嘧啶水解成尿嘧啶,并在此释放出氨的过程(图1)。当这种情况发生时,应该与胞嘧啶分子结合的鸟嘌呤却与尿嘧啶结合了起来。当细胞下一次复制它的dna时,与这个尿嘧啶分子相对的位置将被腺嘌呤占据,而不是应该在那里的鸟嘌呤,从而改变了这部分dna编码的信息(图2)。这种胞嘧啶脱氨化过程是最常见的dna损伤类型之一,但通常可以有效地纠正。那么细胞是如何做到这一点的?
图1:鸟嘌呤和胞嘧啶形成由三个氢键稳定的碱基对,而腺嘌呤和胸腺嘧啶通过两个氢键彼此结合。红色框架突出了负责形成氢键的胞嘧啶和胸腺嘧啶的官能团。胞嘧啶可以自发地进行水解脱氨,产生尿嘧啶碱基,其具有与胸腺嘧啶相同的氢键形成能力
图2:胞嘧啶的水解脱氨作用可以改变序列编码的氨基酸
dna的切除修复机制
细胞有一个修复系统,可以检测尿嘧啶何时位于胞嘧啶应该在的位置,并在它被复制和传递之前纠正错误。完成这项工作的复杂机制主要由几种酶组成:首先,尿嘧啶-dna糖基化酶识别尿嘧啶,并将其从dna中切割出来。然后几种酶有助于dna受损部分的消除和重新合成,在此期间dna中的碱性(“空”)位点被胞嘧啶取代(图3)。
图3:水解脱氨基的修复
然而,最常见的尿嘧啶-dna糖基化酶形式不能分辨尿嘧啶与哪个碱基配对,即尿嘧啶是否与腺嘌呤结合,或者它是否是突变的胞嘧啶;相反,它会识别并切除这两种类型的尿嘧啶。显然,这会引起问题。这个潜在问题的凯发k8娱乐的解决方案被认为是一种机制的进化,在这种机制中,“正确的”尿嘧啶(与腺嘌呤配对的那个)被标记上一个甲基-产生胸腺嘧啶。这样,如果细胞发现了尿嘧啶,它就会把它切出来并修复,但是如果它发现带有甲基标签的尿嘧啶即胸腺嘧啶(见图1),细胞就会“放过”它。因此,随着时间的推移,dna中的胸腺嘧啶取代了尿嘧啶成为标准,现在大多数细胞只在rna中使用尿嘧啶。
为什么尿嘧啶保留在rna中?因为rna比dna的寿命更短,除了少数几个例外,它不是长期储存遗传信息的储存库,所以在rna中自发变成尿嘧啶的胞嘧啶分子不会对细胞构成很大的威胁。因此,可能没有进化压力来促使rna用更复杂也更“昂贵”的胸腺嘧啶取代尿嘧啶。
延伸阅读:执行脱氨基作用的其他蛋白质
apobec1
apobec3a-h,apobec3g - 影响hiv
激活诱导的胞苷脱氨酶(aicda)
胞苷脱氨酶(cda)
dcmp脱氨酶(dctd)
amp脱氨酶(ampd1)
腺苷脱氨酶作用于trna(adat)
腺苷脱氨酶作用于dsrna(adar)
腺苷脱氨酶作用于单核苷酸(ada)
鸟嘌呤脱氨酶(gda)
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