第111回
問107
理論問題｜化学
ASTによるアミノ基転移反応とP5Pの役割
問107 ASTはアミノ基転移反応を触媒する酵素である。活性中心のリシン残基側鎖アミノ基は、補酵素ピリドキサール 5′-リン酸（P5P）の4位のアルデヒド基と共有結合し、P5P-AST複合体（ア）を形成する。以下の図は、アによるアミノ酸 A からα-ケト酸 F への反応を示す。各反応の説明として正しいのはどれか。2つ選べ。
1
アからBへの反応は、付加脱離反応である。
—
2
CからDへの反応で、リシン残基側鎖のイの部分は塩基として作用する。
—
3
F が生成する反応において、X は過酸化水素である。
—
4
A が L-アスパラギン酸の場合、生成する F はオキサロ酢酸である。
—
5
E は、以下に示すピリドキシン 5′-リン酸である。
—
正解です！
ア→Bは付加脱離反応（シッフ塩基交換）。AがAspのときFはオキサロ酢酸です。
不正解です。正解は 1 と 4 です。
解説で反応機構を確認しましょう。
解説を見る
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アミノ基転移反応の全体像
ASTはP5P（ピリドキサール 5′-リン酸）を補酵素とし、アミノ酸のアミノ基をα-ケト酸に転移する反応を触媒する。
反応は2段階：
① アミノ酸 A → α-ケト酸 F（ピリドキサール型→ピリドキサミン型への変換）
② α-ケトグルタル酸 + ピリドキサミン型 → L-グルタミン酸 + ピリドキサール型（再生）
ASTはP5P（ピリドキサール 5′-リン酸）を補酵素とし、アミノ酸のアミノ基をα-ケト酸に転移する反応を触媒する。
反応は2段階：
① アミノ酸 A → α-ケト酸 F（ピリドキサール型→ピリドキサミン型への変換）
② α-ケトグルタル酸 + ピリドキサミン型 → L-グルタミン酸 + ピリドキサール型（再生）
【各選択肢の解説】
| 選択肢 | 記述 | 判定・理由 |
|---|---|---|
| 1 ★ | ア→Bへの反応は付加脱離反応 |
◯ アはLys側鎖のアミノ基とP5Pのアルデヒドがシッフ塩基（C=N）を形成した複合体（内部アルジミン）。 アミノ酸Aのアミノ基がこのC=Nに付加して四面体中間体を経た後、Lysのアミノ基が脱離し、新たなシッフ塩基（外部アルジミン、B）が形成される。これは付加脱離反応（求核付加→脱離）である。 |
| 2 | C→Dで、イ（Lys側鎖）は塩基として作用 |
× C→Dの反応はキノノイド中間体からアルジミンへの互変異性化（プロトン移動）であり、この段階ではLys側鎖（イ）はプロトンを供与する酸として作用する。塩基として作用するのではない。 ※ イがプロトンをCαに供与することでD（ケチミン型）が生成する。 |
| 3 | Fが生成する反応でXは過酸化水素 | × DからEとFへの反応（X）は加水分解である。水（H₂O）によってシッフ塩基（C=N）が切断され、α-ケト酸F（カルボニル化合物）とピリドキサミン型のE（P5P-アミン）が生成する。Xは水（加水分解）であり、過酸化水素ではない。 |
| 4 ★ | AがL-アスパラギン酸の場合、FはオキサロΒ酢酸 |
◯ ASTの生理的基質はL-アスパラギン酸（Asp）とα-ケトグルタル酸。 L-Aspのアミノ基が転移されると、残った炭素骨格はオキサロ酢酸（oxaloacetate）となる。 L-Asp（HOOC-CH₂-CH(NH₂)-COOH）→ F（オキサロ酢酸：HOOC-CH₂-CO-COOH） |
| 5 | EはピリドキシンΒ5′-リン酸 | × EはピリドキサールΒ型からアミノ基を受け取ったピリドキサミン 5′-リン酸（P5P-アミン型）。示されている構造式はピリドキシン（アルコール型）の5′-リン酸であり、Eとは異なる。ピリドキサミン型にはアルデヒドの代わりに–CH₂NH₂基が存在する。 |
【反応ステップの整理】
ア（内部アルジミン）＋ アミノ酸A
↓ 付加脱離反応（選択肢1）：AのNH₂が付加→LysのNH₂が脱離
B（外部アルジミン）
↓ プロトン移動（1,3-プロトンシフト）
C（キノノイド中間体）
↓ Lys側鎖（イ）がプロトン供与（酸として作用）（選択肢2の誤りポイント）
D（ケチミン型）
↓ 加水分解（X=H₂O）（選択肢3の誤りポイント）
E（ピリドキサミン 5′-リン酸）＋ F（α-ケト酸）
AがL-Aspの場合：F＝オキサロ酢酸（選択肢4）
↓ 付加脱離反応（選択肢1）：AのNH₂が付加→LysのNH₂が脱離
B（外部アルジミン）
↓ プロトン移動（1,3-プロトンシフト）
C（キノノイド中間体）
↓ Lys側鎖（イ）がプロトン供与（酸として作用）（選択肢2の誤りポイント）
D（ケチミン型）
↓ 加水分解（X=H₂O）（選択肢3の誤りポイント）
E（ピリドキサミン 5′-リン酸）＋ F（α-ケト酸）
AがL-Aspの場合：F＝オキサロ酢酸（選択肢4）
⚠️ 引っかけポイント：
・選択肢2：C→DでLys（イ）は「塩基」ではなく「酸（プロトン供与体）」として作用する
・選択肢3：XはH₂O₂ではなくH₂O（加水分解）
・選択肢5：EはピリドキサミンΒ型（–CH₂NH₂）。示された構造はピリドキシン型（–CH₂OH）であり別物
・選択肢2：C→DでLys（イ）は「塩基」ではなく「酸（プロトン供与体）」として作用する
・選択肢3：XはH₂O₂ではなくH₂O（加水分解）
・選択肢5：EはピリドキサミンΒ型（–CH₂NH₂）。示された構造はピリドキシン型（–CH₂OH）であり別物
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→ 【薬剤師国家試験】生物のゴロ合わせ！クエン酸回路・アミノ酸・細胞接着を完全攻略（ゴロで覚える薬学）
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臨床メモ
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薬剤師 あおい
AST（アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ）は肝機能検査の代表的な指標です。肝細胞が障害されると細胞内のASTが血中に流出し、血清AST値が上昇します。ALTとともに肝炎・肝硬変・脂肪肝のスクリーニングに用いられます。
補酵素P5P（ビタミンB₆の活性型）はアミノ基転移酵素全般に必須です。ビタミンB₆欠乏では多くのアミノ酸代謝が障害されます。また、結核治療薬イソニアジドはP5Pと競合してビタミンB₆欠乏を引き起こすことがあるため、末梢神経障害の予防にビタミンB₆（ピリドキシン）を併用投与することがあります。
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