แอแนบอลิซึมของกรดอะมิโน

             การสังเคราะห์กรดอะมิโน

           หมู่ แอลฟา-อะมิโนของกรดอะมิโนส่วนใหญ่ได้มาจากปฏิกิริยาทรานส์อะมีเนชันของหมู่ แอลฟา-กรดอะมิโน กลูตาเมต กลูตามีนซึ่งเป็นตัวให้ N อีกชนิดหนึ่งทำหน้าที่ให้ N ของโซ่ข้างกับกระบวนการสังเคราะห์สารประกอบ ที่สำคัญจำนวนมากสิ่งมีชีวิตบางชนิด เช่น พืชและแบคทีเรียจำนวนมาก สามารถสร้างกรดอะมิโนทั้ง 230 ชนิด ได้จากสารตัวกลางต่าง ๆ แต่คนและสัตว์ชั้นสูงสามารถสร้างได้เพียง 10 ชนิดเท่านั้น กรดอะมิโนอีก 10 ชนิดที่เหลือ ต้องได้รับจากอาหารเรียกว่ากรดอะมิโนจำเป็น (essential amino acid) ส่วนกรดอะมิโนที่สร้างขึ้นเอง ไม่ได้เรียกว่ากรดอะมิโนไม่จำเป็น (nonessential amino acid)


กรดอะมิโนไม่จำเป็น
กรดอะมิโนจำเป็น

อะลานีน                                                 อาร์จินีน
แอสปาราจีน                                             ฮีสติดีน
แอสปาร์เตต                                                 ไอโซลิวซีน
ซิสเตอีน                                                 ลิวซีน
กลูตาเมต                                                 ไลซีน
กลูตามีน                                                 เมไธโอนีน
        ไกลซีน                                               ฟีนิลอะลานีน
โปรลีน                                                 ธรีโอนีน
             ซีรีน                                                  ทริปโตเฟน
ไทโรซีน                                                 แวลีน

 

การควบคุมการสังเคราะห์กรดอะมิโน

ที่มา : http://www.ucmp.berkeley.edu/education/events/dawson_images/protein_synthesis.gif


           อัตราเร็วของการ สังเคราะห์กรดอะมิโนขึ้นอยู่กับปริมาณของเอนไซม์ในปฏิกิริยาการ สังเคราะห์ และแอกติวีตีของเอนไซม์เหล่านี้ การควบคุมการสังเคราะห์กรดอะมิโนจึงแบ่งออกเป็น 2 แบบดังนี้คือ

           1. การควบคุมการสังเคราะห์กรดอะมิโนโดยการยับยั้งแบบป้อนกลับ(feedback inhibition) หรือการยับยั้งอัลโลสเตริก ผลผลิตของปฏิกิริยามีผลยับยั้งการทำงานของเอนไซม์อัลโลสเตริกในปฏิกิริยาแรก ตัวอย่างเช่น การควบคุมการสังเคราะห์ไอโซลิวซีนจากธรีโอนีนใน E. coliการควบคุมแบบอัลโลสเตริกของเอนไซม ์กลูตามีน ซินเธเทสใน E. coli เอนไซม์กลูตามีน ซินเธเทสนอกจากจะถูกควบคุมแบบอัลโลสเตริกแล้วยังถูกควบคุม ในลักษณะการดัดแปรแบบโควาเลนท์ด้วย หน่วยAMPจะจับกับหมู่ไฮดรอกซิลของหน่วยไทโรซีนที่จำเพาะ ในแต่ละหน่วยย่อยของเอนไซม์ ด้วยพันธะฟอสโฟไดเอสเตอร์ เกิดรูปอะดีนีลีเลต (adenylylated form) ซึ่งเป็นรูปที่ไวต่อการยับยั้งแบบป้อนกลับมากกว่ารูปที่ไม่มี AMP จับอยู่ หรือรูปดีอะดีนีลีเลต (deadenylylated form) หน่วย AMP ที่จับอยู่กับเอนไซม์ด้วยพันธะโควาเลนท์นี้จะถูกกำจัดออกจากเอนไซม์โดยปฏิกิริยา ฟอสโฟโรไลซิส (phosphorolysis) ซึ่งเร่งโดยเอนไซม์อะดีนีลิล ทรานส์เฟอเรส (adenylyl transferase หรือ AT) ตัวเดียวกับที่เร่งปฏิกิริยาการจับของหน่วย AMP กับเอนไซม์

           ในการสังเคราะห์ กรดอะมิโนทั้ง 20 ชนิด เพื่อเป็นหน่วยย่อย building block ของการสังเคราะห์โปรตีนนั้น เซลล์มีกลไกควบคุมการสังเคราะห์กรดอะมิโนในรูปแบบที่ร่วมมือกันนอกเหนือ จากการควบคุมการสังเคราะห์ กรดอะมิโนชนิดหนึ่ง ๆ เพื่อให้ได้ปริมาณของกรดอะมิโนที่ได้สัดส่วนกัน ในการสังเคราะห์ไลซีน เมไธโอนีน ธรีโอนีน และ ไอโซลิวซีนจากแอสปาร์เตต มีวิธีการควบคุมการสังเคราะห์ที่ร่วมมือกันปฏิกิริยาจากแอสปาร์เตต ไปเป็นแอสปาร์ติลฟอสเฟต เร่งโดยไอโซเอนไซม์ 3 ตัวแต่ละตัวถูกควบคุมการทำงานในลักษณะที่ไม่ขึ้น ต่อกันเช่นเดียวกับปฏิกิริยาแอสปาร์เตต เซมิอัลดีไฮด์ไปเป็นโฮโมซีรีน และปฏิกิริยาจากธรีโอนีนไปเป็น แอลฟา- คีโตบิวไทเรต ทั้ง 2 ปฏิกิริยานี้เร่งโดยไอโซเอนโซม์ ที่ถูกควบคุมการทำงานแยกจากกัน ไอโซเอนไซม์ตัวหนึ่ง ของปฎิกิริยา จากแอสปาร์เตตไปเป็นแอสปาร์ติลฟอสเฟต สามารถมีมอดูเลเตอร์ 2 ชนิด คือ ไลซีนและไอโซลิวซีน ที่ยับยั้งการทำงาน ปฏิกิริยาจากแอสปาร์เตตไปเป็นไอโซลิวซีน มีการยับยั้งแบบป้อนกลับจำนวนมากที่ซ้ำซ้อน (overlap) กัน เช่น การยับยั้งการทำงานของไอโซลิวซีน และ ธรีโอนีน

           2. การควบคุมการสังเคราะห์กรดอะมิโน โดยการควบคุมการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของเอนไซม์ เป็นกลไกอีกแบบหนึ่งในการควบคุมการสังเคราะห์กรดอะมิโน โดยการควบคุมความเข้มข้นของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้อง กับการสังเคราะห์ เช่น เมื่อเซลล์ไม่ต้องการสังเคราะห์กรดอะมิโนชนิดหนึ่ง ซึ่งมีความเข้มข้นสูงพอกับความต้องการ ความเข้มข้นของเอนไซม์ที่ใช้ในการสังเคราะห์กรดอะมิโนชนิดนี้จะลดลงแต่เมื่อความเข้มข้นของกรดอะมิโนน้อย เกินไปเซลล์จะเริ่มผลิตเอนไซม์ชนิดนี้ การควบคุมเช่นนี้เป็นการควบคุมในระดับจีน (gene) ตัวอย่าง เช่น มีไอโซเอนไซม์ 3 ชนิด คือ ก ข และ ค ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ไม่มีมอดูเลเตอร์มาควบคุมแอกติวีตี เพราะฉะนั้น จึงเป็นเอนไซม์ที่ถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนแปลงความเร็วในการสังเคราะห์ตัวมันเอง การควบคุมในลักษณะเช่นนี้ เป็น การควบคุมที่ช้ากว่าการควบคุมอัลโลสเตริก

HOME
NEXT