Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

гурацию у С-4; так, dTDP-4-кеторамноза может дать начало или dTDP-4-ами-нодезоксиглюкозе, или dTDP-4-аминодезоксигалактозе.

15.7.10. Декарбоксилирование

Единственный известный случай декарбоксилирования нуклео-зиддифосфатсахаров — превращение иОРглюкуроновой кислоты в иОРксилозу, которая утилизируется для образования ксилози-дов путем связывания с гидроксидными группами серина при синтезе протеогликана (гл. 38). Соответствующий фермент нуждается в NAD+, вероятно, потому, что реакция включает также инверсию у положения 5, обнаруживаемую лишь тогда, когда в этом положении находится меченый водород, например тритий (см. ниже). Возможно, что какое-то 4-кето-производное опять-таки является промежуточным продуктом.

1ЩРглкшуроноБая иБРксилоза кислота

иОРксилоза, конечный продукт этих реакций (см. рис. 15.12), представляет собой аллостерический регулятор окисления иОРглюкозы в иОРглюкуроновую кислоту. В строме роговицы,

658

III. МЕТАБОЛИЗМ

центре активного синтеза протеогликана, фермент, ведущий реакцию декарбоксилирования, в стационарном состоянии ингибиро-ван на ~90%; в носовом хряще он подавлен на ~50%, но в коже новорожденного — лишь на ~20%. Эти данные согласуются с относительными концентрациями ЬЮРксилозы и иОРглюкуроно-вой кислоты в каждой из этих тканей; [ЬЮРксилоза] составляет 72,7 и 10 мкмоль/л, в то время как [ЬЮРглюкуронат] —364, 70 и 210 мкмоль/л соответственно для стромы роговицы, носового хряща и кожи новорожденного.

15.7.11. Образование аминосахаров

Начальный этап в образовании аминосахаров состоит в переносе амидной группы глутамина на фруктозо-6-фосфат с образованием глюкозамин-6-фосфата:

фруктозо-6-фосфат -f- глутамин -*¦ глюкозамин-6-фосфат -f- глутаминовая кислота

Фермент из печени (мол. масса ~380ООО), имеющий ?^~?= = 0,1 ммоль/л и Д™Утам™ =0,7 ммоль/л, неактивен с ??3. Регуляция активности по типу обратной связи осуществляется в довольно сложной форме отрицательным эффектором UDP-N-аце-тилглюкозамином (как это следует из дальнейшего). Глюкозо-6-фосфат сам по себе не оказывает влияния на фермент, но снижает ?? для ингибитора. АМР — ингибитор, но только в том случае, когда первичный ингибитор уже связан с ферментом, UTP не влияет на фермент, но может препятствовать связыванию ингибитора. Кинетические измерения показывают, что ни один из этих эффектов не может быть отнесен к числу аллостерических. Значения Кт и Ki позволяют полагать, что фермент печени функционирует со скоростью, составляющей ~50% Vmax, и, вероятно, на долю катализируемой им реакции приходится ~0,5% всей глюкозы, протекающей через печень. Регуляция, вероятно, имеет большее значение в таких тканях, как кожная, где этот путь охватывает от 10 до 20% протекающей глюкозы.

Различные артроподы, включая насекомых, используют UDP-N-ацетилглю-козамин для образования хитина — компонента из наружных скелетных структур. У этих видов, как и у бактерий, для синтеза глюкозамин-6-фосфата используется NH3 вместо глутамина, и глюкозо-6-фосфат играет роль аллостерического активатора, в то время как UDP-N-ацетилглюкозамин — ингибитор.

15.7.12. Образование сиаловых кислот

Сиаловые кислоты входят в состав гликопротеидов млекопитающих (обычно как нередуцирующие концевые остатки олиго-сахарида), гликосфинголипидов и структур бактериальной стенки.

15. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. II

659

Как показано на рис. 15.12, синтез этих кислот начинается от UDP-N-ацетилглюкозамина и идет через ?-ацетилманнозамин до ?-ацетилманнозамин-б-фосфата. Альдегидный углерод последнего затем участвует в альдольной конденсации с фосфоенолпируватом, фосфат которого гидролитически отщепляется, вследствие чего процесс становится практически необратимым:

соон I

о

I

с—оро3н, + н3с—с—?—сн II н I

СНг носн

I

нсон

нс-I

о

соон I

-с—он

нсн I

о нсон

II I

н,с—с—?—сн

?

-сн

нсон нсон

фосфоеиолпиро-I винограЭная кислота

?-ацетилмвннозамин-6-фосфат

9-фосфо- М-ацегпихгнеира-миновая кислота

Получающаяся в результате гидролитического отщепления 9-фосфата ?-ацетилнейраминовая кислота реагирует с СТР с образованием CMP-N-ацетилнейраминовой кислоты:

—UDP АТР

UDP-N-ацетилглюкозамин -*- ?-ацетилманнозамин -*-

->¦ ?-ацетилманнозамин-б-фосфат, (1)

—Рг

?-ацетилманнозамин-б-фосфат -f- фосфоенолпируват -*¦

9-фосфо-Ы-ацетилнейраминовая кислота -1

?-ацетилнейрзминовая кислота, (2)

?-ацетилнейраминовая кислота -f- СТР

C.MP-N-ацетилнейраминовая кислота -J- PPj.

15.7.13. Механизм контроля взаимопревращений гексоз

В основном синтез других гексоз из глюкозы направлен в сторону соединений, требуемых для синтеза полисахаридов. Как уже отмечалось, многие, если не все, такого рода биосинтетические пути саморегулируются; активированная форма гексозы, которая

660

III. МЕТАБОЛИЗМ

утилизируется при образовании полимера, выступает в качестве аллостерического ингибитора какой-нибудь ранней стадии своего собственного биосинтеза. В табл. 15.5 перечислены некоторые при-

Таблица 15.5

Примеры метаболического контроля биосинтеза гексоз иигибированием по типу обратной связи

Ингибитор3 Ингибируемая реакция^ Источник

{ГГПТрамноза dTTP + глюкозо-1-? —>- dTDTraio-коза Е. coli, Pseudomonas

СХ>Рпаратоза СТР + глюкозо-1-? —у СЭРглюкоза Salmonella paratyphi

GDPcpyK03a GTP + маннозо-1-?—*¦ GDP.viaHHOsa ?. coli

CMP-Neu Ac UTP + Ас-глюкозамин-1-? —UDP-Ас-глюкозамин ?. coli

CMP-Neu Ac Ас-глюкозамин-6-? —*¦ Ас-манноз-амин-6-? ?. coli

CMP-Neu Ac UDP-Ас-глюкозамин —»- Ас-манноз-амин Печень, роговица

UDP-Neu Ac Фруктозо-6-Р+глутамин—>-глюкоз-амин-6-? ?. coli, печень

иОРксилоза СГОРглюкоза —*¦ глюкуроновая кислота ?. coli, печень

NeuAc — ?-ацетилнейраминовая кислота. Ac — ?-ацетил.

меры метаболического контроля такого типа. Специфичность таких процессов иллюстрируется тем фактом, что некоторые штаммы Aerobacter используют маннозу, а другие — фукозу в построении своих внеклеточных полисахаридов; действие СОРманнозопи-рофосфорилазы ингибируется СОРманнозой у бактерий первой группы и СОРфукозой — у второй, но не наоборот.

15.8. Биосинтез гликозидов

15.8.1. Гликозилтрансферазы и типы гликозидных связей

Синтез гликозидов происходит во всех живых клетках. Поскольку гидролиз какого-нибудь простого гликозида, например мальтозы, сопровождается изменением свободной энергии AG°= =—4000 кал/моль, то образование гликозидной связи возможно

15. -МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. II

только при обеспечении требуемым количеством энергии. Эта энергия становится доступной для синтеза путем утилизации нуклео-зидфосфосахаров в качестве донорных субстратов в реакциях, катализируемых гликозилтрансферазой

гликозил,-дифосфонуклеозид -\- гликоза2 -»¦

доиорнын субстрат акцепторныП субстрат

-*¦ гликозил,-0-гликозэ2 -\- нуклеозиддифосфат

гликозид

Аномерный углерод гликозы в донорном субстрате всегда связан с фосфатом так же, как в иОРглюкозе (разд. 15.3.8). Некоторые* типы гликозидных связей, найденные у млекопитающих и представляющие собой результат действия гликозилтрансферазы, перечислены в табл. 15.6. Лишь немногие из этих дисахаридов найдены в природе; один из наиболее важных дисахаридов для млекопитающих— лактоза молока, синтез которой при участии лак-тозосинтазы рассмотрен в гл. 8. Все другие гликозиды у высших, организмов обычно содержат более двух моносахаридов и связаны с белком или лнпидом.

Олигосахариды тканей млекопитающих обычно образуются путем соответствующей комбинации небольшого числа моносахаридов, а именно фукозы, галактозы, ?-ацетилглюкозамина, ?-ацетил-галактозамина, маннозы и сиаловой кислоты (?-ацетил или, ?-гликолил). Глюкоза редко встречается в составе олигосахари-дов гликопротеидов, и, за исключением коллагена (гл. 38), она; находится преимущественно в гомоолигосахаридах, таких, как гликоген, крахмал и целлюлоза. Некоторые специализированные олигосахариды соединительной ткани содержат ксилозу, глюкуроно-вую кислоту, идуроновую кислоту и сульфаты ?-ацетилглюкозамина или ?-ацетилгалактозамина (гл. 38). Природа нуклеозида? в донорном субстрате какой-либо гликозилтрансферазы меняется в зависимости от присутствующего моносахарида; так используются ЬЮРпроизводные галактозы, ?-ацетилглюкозамина, ?-аце-тилгалактозамина и глюкуроновой кислоты, в то время как для. действия фукозил- и маннозилтрансфераз требуется участие СОРпроизводных фукозы и маннозы.

Точное строение образуемого какой-либо гликозилтрансферазой гликозида определяется ее строгой субстратной специфичностью. Так, каждая из 40 гликозидных связей в перечисленных в табл. 15.6 олигосахаридах млекопитающих образуется под действием специфической трансферазы. Известно по крайней мере шесть фукозилтрансфераз, восемь галактозилтрансфераз и т. д., и похоже на то, что в дальнейшем будут выявлены и другие ферменты по мере расширения наших сведений о сложной структуре связанных с белками олигосахаридов. Значителньая вариабель-

662

III. МЕТАБОЛИЗМ

Таблица 15.6

Главные типы гликозидных связей, найденные в олигосахаридах млекопитающих

Гликозндная связь"

Источник (только как пример)

Fuc(al Fuc(al Fuc(al Fuc(al Fuc(al Fuc^l

031(?1 Gal^l Gal^l ¦GaKpi GaHpi—>-Gal(al —*¦ -Gal(al —>-GalNAc(al ¦GalNAc(aI ¦GalNAc^l ¦GalNAc^l ¦GalNAc^l Glc(al —^ GlcNAc^l GlcNActfl ¦GlcNActfl GlcNActfl ¦GlcNAc^l GlcNAc^l GlcNAc^l Man(al — Man(al— Man(al— Man(al— Man (?? — Man (?? — ?3?(?1— NeuAc(ci2 NeuAc(a2 TJeuAc(a2 NeuAc(a2 TJeuAc(a2 КеиАсф2

4)GlcNAc 3)GlcNAc

2) Gal

3) GIc

4) Man 4)GlcNAc 4)GlcNAc 3)GIcNAc 6)GlcNAc

3) GaINAc

4) GalNAc 6)GaINAc 4)GaI 3)Gal

—*3)GalNAc —<-3)GaI — 3)GaI —*4)GaI —>-4)GalNAc 2)Gal —*3)Gal —>-4)Gal —? 2)Man —>-3)Man —*¦ 4)Man —>-4)GIcNAc —v6)Gal >-6)Man >- 4) Man >-3)Man -2)Man >-4)GIcNAc >-3)GlcNAc >3)GlcNAc —*3)Gal —*-4)Gal —*6)GaI —v6)GaINAc —*-8)NeuAc —>8)NeuAc

IgG глобулин миеломы То же

Групповые вещества крови (гл. 32) Олигосахариды молока (человека) Глобулины миеломы (гл. 30) То же

Многие белки плазмы крови (гл. 29) То же »

Муцин (гл. 34) Ганглиозиды (гл. 18) Глобулины миеломы Церамиды (гл. 18

страница 25
< 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 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126

Скачать книгу "Основы биохимии. Том 2" (8.40Mb)


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

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(21.10.2019)