Биологический каталог




Ферменты. Том 1

Автор М.Диксон, Э.Уэбб

и сотр. назвали их «истинными холинэстера-зами» и «псевдохолинэстеразами»; эти типы соответствуют двум группам ферментов, находящихся в последнем Списке,— ацетилхолинстеразе (КФ 3.1.1.7) и холинэстеразе (КФ 3.1.1.8). Ферменты этих групп существенно различаются по кинетическим и другим свойствам, а также имеют большие различия в специфичности, хотя как те, так и другие гидролизуют ацетилхолин. Мендель предложил использовать специфические субстраты, которые гидролизуются преимущественно ферментами одной из групп, а именно ацетил-В-метилхолин для КФ 3.1.1.7 и бензоилхолин для КФ 3.1.1.8; каждая группа состоит из ряда ферментов, несколько отличающихся по специфичности. Так, бензоилхолин является отличным субстратом для некоторых представителей КФ 3.1.1.8, другие же ферменты этой группы значительно лучше гидролизуют бутирилхолин или пропионилхолин.

Весьма детальные исследования специфичности рассматриваемых ферментов проведены Адамсом [22] и Адамсом и Уит-такером [23], которые сравнивали специфичность ацетилхолин-эстеразы из эритроцитов и плазмы человека. Хотя были использованы лишь частично очищенные препараты ферментов, удалось, однако, показать, что полученные результаты обусловлены действием в каждом препарате только одного фермента. Было установлено, что каждый из ферментов гидролизует как хо-линовые, так и нехолиновые эфиры. Варьируя длину ацильной цепи, присоединенной к холину, названные авторы нашли, что скорость расщепления эфиров холина под действием ацетил-холинэстеразы резко уменьшается с увеличением длины цепи: бутирилхолин гидролизуется со скоростью, равной только 1— 2% скорости гидролиза ацетилхолина. С холинэстеразой дело обстояло как раз наоборот — в этом случае бутирилхолин гид-ролизовался вдвое быстрее, чем ацетилхолин. Адаме и Уитта-кер изучали, как влияет изменение длины ацильной и алкиль-ной цепей на скорость гидролиза нехолиновых алифатических эфиров под действием ацетилхолинэстеразы и холинэстеразы. При изменении длины алкильной цепи (ацильная часть — ацетат) влияние было в общем сходным для обеих холинэстераз —*

24' Глава в

наиболее быстро гидролизовался бутилацетат. Подобные же ре>-зультаты были получены и при гидролизе эфиров других групп. Однако при изменении длины ацильной цепи (алкильная группа одна и та же) между двумя холинэстеразами наблюдалось выраженное различие: ацетилхолинэстераза имела отчетливый? оптимум с двухуглеродной ацильной группой (ацетат) и нулевую активность в случае бутирата, тогда как у холинэстеразы, наоборот, резкий максимум приходился на бутират.

Имеется много фактов, указывающих на то, что обе холинэстеразы обладают особым сродством к метальным группам; поэтому разветвление алкильной цепи увеличивает атакуемость эфиров ферментами (за исключением случая разветвления у углеродного атома, стоящего рядом с эфирной группой). Оптимальной алкильной группой в обоих случаях является, по-видимому, 3,3-диметилбутильная группа, которую можно рассматривать как углеродный аналог холина:

Интересно, что для действия обоих ферментов наличие заряженного атома азота, имеющегося в молекуле холина, не является обязательным, и одним из самых важных факторов \ оказывается форма молекулы. В то же время холинэстераза обладает более высокой специфичностью, нежели ацетилхолинэстераза: скорость гидролиза углеродного аналога холина при действии ацетилхолинэстеразы составляет 60% скорости гидролиза ацетилхолина, а при действии холинэстеразы — только 35%.

Холинэстеразы, подобно карбоксилэстеразе, гидролизуют наряду с алифатическими также и ароматические эфиры, часто с весьма высокой скоростью. Например, в случае очищенной ацетилхолинэстеразы из тканей электрического угря скорости гидролиза ацетилхолина, фенилацетата, 4-метоксифенилацетата и 4-нитрофенилацетата относятся как 1:2,4:0,85:0,1 [373].

ФОСФАТАЗЫ

В группе фосфатаз встречаются ферменты как с резко выраженной, так и с весьма широкой специфичностью. Кислая и щелочная фосфатазы (КФ 3.1.3.1 и 3.1.3.2) являются, подобно карбоксилэстеразам, группой распространенных ферментов с очень широкой специфичностью, несколько различающихся в зависимости от источника выделения. Все они действуют на различные моноэфиры ортофосфорной кислоты как на алифатические, например глицерол-1-фосфат и глицерол-2-фосфат, так н на ароматические, например 4-нитрофенилфосфат [1329, 2000,

CH3COOCH2CH2N—СН3

\сн3

Ш3СООСН2СН2С—СН,

\;н(

Ацетилхолин

3,3-димети лбути лацетат

Специфичность действия ферментов 3268]. Они не действуют на диэфиры и триэфиры фосфорной кислоты. Большое различие между двумя группами фосфатаз наблюдается при их действии на серусодержащие эфиры [2000]. Щелочная фосфатаза (но не кислая) гидролизует S-замещенные моноэфиры тиофосфорной кислоты, например цистеамин-Э-фосфат; для действия кислой фосфатазы, по-видимому, необходим кислород в расщепляемой связи. Кислая фосфатаза (но не щелочная) гидролизует О-замещенные моноэфиры тиофосфорной кислоты, например О-4-нитрофенилтиофос-фат. Это свидетельствует о том, что для действия щелочной фосфатазы необходимо, по-видимому, наличие двух гидроксиль-ных групп в фосфатном радикале.

Было показано (в отличие от ранее полученных данных), что очищенная щелочная фосфатаза из ряда источников гидролизует также креатинфосфат, неорганический пирофосфат и некоторые полифосфаты, в том числе АТР и метафосфат с длиной цепи средних размеров [1330, 3277]. Специфичность фермента изменяется в зависимости от концентрации Mg2+; хотя этот катион является активатором фермента, он почти полностью имгибирует его пирофосфатазную активность, вероятно, путем уменьшения концентрации свободного иона пирофосфата [1330].

НУКЛЕАЗЫ

Группа ферментов, гидролизующих нуклеиновые кислоты, характеризуется широкой и перекрывающейся специфичностью; классификация этих ферментов весьма трудна и противоречива. Многие из них катализируют наряду с гидролизом реакции переноса. Для гидролитических ферментов способность к реакции переноса в присутствии высокой концентрации акцептора не является необычной, но панкреатическая рибонуклеаза образует 2',3'-циклический монофосфат примерно в 1000 раз быстрее, чем гидролизует его на следующей стадии реакции до З'-моно-фосфата. Это дало основание Диксону и Уэббу в предыдущих изданиях данной книги классифицировать фермент как транс-феразу, так же этот фермент был классифицирован и в Номенклатуре ферментов (1964 г.) [1265]. Две рибонуклеазы получили затем шифры КФ 2.7.7.16 и 2.7.7.17. Фермент КФ 2.7.7.16 характеризовался следующим образом: «Переносит З'-фосфат пиримидиннуклеотидного остатка полинуклеотида из 5'-положения соседнего нуклеотида в 2'-положение самого пи-римидинового нуклеотида с образованием циклического нуклеотида. Он также катализирует перенос фосфатной группы из 2'-положения циклического фосфата на воду; в результате суммарной реакции происходит деполимеризация РНК». Вместе с тем дезоксирибонуклеазу относили к гидролазам (КФ 3 1.4.6).

Прежняя классификация, как видим, была несовершенна, Глава 6

поскольку две группы ферментов со сходной биологической функцией, заключающейся в деградации нуклеиновых кислот, относили к разным подгруппам. В последующих исследованиях было показано, что различие между ферментами этих групп не является абсолютным, оно в различной мере выражено у отдельных членов групп. У некоторых бактериальных рибонуклеаз относительные скорости переноса и последующего гидролиза весьма близки, так что интермедиаты (циклические монофосфа-ты) не накапливаются. Представлялось, с одной стороны, нерациональным включать их в подгруппу 2.7.7, а с другой — было бы необоснованно отделять их от панкреатической рибонук-леазы только потому, что относительные скорости двух стадий различны.

В издании Номенклатуры ферментов 1972 г. [1266] все "нуклеазы помещены в подгруппу 3.1.4. Различие между рибо-Нуклеазами и дезоксирибонуклеазами оказалось не очень четким, поскольку были обнаружены нуклеазы, которые гидроли-зуют полинуклеотиды, содержащие либо рибозу, либо дезокси-рибозу, либо арабинозу [5023].

Ласковски [2710, 2712] считает, что специфичность определенной нуклеазы можно охарактеризовать, учитывая восемь различных признаков, являющихся более или менее независимыми. Они кратко рассмотрены ниже. Во всех случаях рассматриваемая реакция является гидролизом фосфодиэфирной связи между соседними нуклеотидами.

1. Специфичность по отношению к сахару в нуклеотидной структуре. Этот признак является основой для разделения на рибонуклеазы и дезоксирибонуклеазы; однако, как было отмечено выше, некоторые нуклеазы не проявляют такой специфичности.

2. Фермент атакует связь, находящуюся на конце полинук-леотидной цепи (экзонуклеаза); если это условие не является необходимым, то фермент относится к эндонуклеа-зам. Рассматриваемое различие подобно тому, которое наблюдается между а- и р-амилазами. Одни экзонуклеазы атакуют молекулу по З'-концу, другие — по 5'-концу.

3. Направленность действия на определенную «сторону» остатка фосфата, образующего

страница 82
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88

Скачать книгу "Ферменты. Том 1" (3.77Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(22.10.2019)