|
|
Основы биохимии. Том 2S01". Начальной стадией утилизации SO4" является образование 3'-фосфоаденозин-5'-фосфосульфата, который является универсальным реагентом при образовании эфиров сульфата со спирта- 20. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. I 851 ми и фенольными соединениями, а также с полисахаридами в большинстве живых организмов, включая млекопитающих. -НО3РО ОН 3'-фосФ°ааенозин-5-фосфосу1]Ьфэт Это соединение образуется в результате двухстадийиого процесса. Первая стадия катализируется АТР-сульфурилазой. Фермент специфичен по отношению к АТР или dATP; оптимальным катионом для фермента из бактерий является Mg2+, а для фермента млекопитающих — Мп2+. Mg2+ SO|" + -*~ аденозин-5'-фосфосульфат (аденилилсульфат) + PPi АТР — сульфурилаза (М 430 ООО) из Penicillium chrysogenum была получена в гомогенном состоянии; она состоит из восьми идентичных субъединиц (М 56 000). Приведенная выше реакция протекает, по-видимому, по упорядоченному механизму, в ходе которого происходит нуклеофильное замещение сульфатом ?-атома фосфора в комплексе фермент-АТР—Mg2+ с образованием адени-лилсульфата и РРь Хотя равновесие реакции сдвинуто влево, однако предполагают, что благодаря действию неорганической пиро-фосфатазы в системе происходит образование аденилилсульфата. На второй стадии происходит образование 3'-фосфоаденозин-5'-фосфосульфата; при этом аденилилсульфат фосфорилируется по З'-положению своего рибозного остатка; реакция катализируется аденилилкиназой Mg2+ аденилилсульфат -f- АТР -*- 3'-фосфозденозин-5'-фосфосульфат -f- ADP + Н+ 20.4.1.1. Образование SO|- Сульфит может образоваться из 3'-фосфоаденозин-5'-фосфо-сульфата (PAPS) в результате последовательности реакций, ката- 852 III. МЕТАБОЛИЗМ лизируемой в дрожжах тиоредоксиновой ферментной системой (разд. 13.2). SH .SH 'APS + Th -Р&"ВД"ЬФ°> Th + Н+ + З'-фоСсроавенозин-Ь-фосфосульфат \нтрансфсраза xs-so32- ' о? /Т — т\| + SH Th -* Th I + so32- s-so32- s S SH v/\ + NADPH + W Th( + NADP+ xs SH Обозначения -rj1/l —окисленный Th —восстановленный ^Jj тиорейоксин \^ тиоредоксин В растениях и водорослях по сходному механизму происходит, вероятно, восстановление аденилилсульфата, а не PAPS. Восстановление сульфита до сульфида катализируется сульфит-редуктазой, как описано в разд. 13.5.2. Образование фермента подавляется цистеином и цистином. Некоторые организмы могут осуществлять также восстановление сульфита до S3Ol" (тритионат), S203~ (тиосульфат), а также до H2S и элементной серы. В .противоположность рассмотренным выше процессам у серных бактерий осуществляется аэробно окисление H2S, S, S20|~ и SO|_ до сульфата, которое используется как источник энергии. 20.4.1.2. Цистеин Описано несколько механизмов фиксации H2S микроорганизмами. У некоторых из них функционирует цистеинсинтаза, использующая в качестве кофермента пиридоксальфосфат; она катализирует реакцию ??2 ??. I I ch2—ch—cooh -j- h2s =*=^ ch2—ch—cooh + h20 он sh L-серин L-цистеин 20. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ I ?53? Равновесие этой реакции сдвинуто, однако, влево. Другие микроорганизмы и растения могут использовать H2S для образования" цистеина по следующим реакциям: серии -J- ацетил-СоА < > О-ацетилсерин -J- СоА (1)· О-ацетилсерин -J- H2S < > цистеин -1- ацетат + Н20 (2) Реакция (1) катализируется серин-трансацетилазой, реакция (2) — 0-ацетилсерин-сульфгидрилазой. Оба фермента входят в состав бифункционального белкового комплекса, содержащего одну молекулу трансацетилазы и две молекулы сульфгидрилазы. Однако характер реакции (2) указывает на возможность участия в комплексе помимо двух указанных выше еще и других ферментов. Поскольку образование одной молекулы цистеина связано с гидролизом одной молекулы ацетил-СоА, суммарный процесс является благоприятным для образования цистеина. У млекопитающих образование цистеина происходит главным образом из метионина (разд. 21.4.2.3). 20.4.1.3. Синтезы из аспарагиновой кислоты У бактерий и растений три аминокислоты метионин, треонин и изолейцин получают либо все углеродные атомы, либо часть их от аспарагиновой кислоты. У бактерий (но не у грибов, дрожжей и,, вероятно, растений) из аспарагиновой кислоты синтезируется также лизин. Первой стадией во всех этих синтезах является образование ?-аспартилфосфата за счет АТР в реакции, катализнруемой" аспартаткиназой. При изучении механизмов регуляции этого фермента у Е. coli и ее мутантов было установлено, что имеются три различные аспартаткиназы, очень сильно различающиеся по свойствам. Аспартаткиназа I ингибируется треонином по механизму обратной связи, синтез аспартаткиназы II репрессируется метиони-ном, а аспартаткиназа III аллостерически ингибируется лизином. ADP АТР + СООН I сн, I HCNH2 I СООН аспарагиновая кислота + о II С—о—ро3н„ 1 сн2 I HCNH2 соон ?-аспартилфос-фат NADH Pi + сно I сн2 NADH -*- HCNH2 I соон ?-аспартилполу-альдегид сн2он I сн2 I HCNH2 I соон гомосерин Образование ?-аспартилполуальдегида сходно с образованием глутамилполуальдегида. Превращение ?-аспартилполуальдегида в «54 IH. МЕТАБОЛИЗМ гомосерин катализируется гомосериндегидрогеназой. На уровне гомосерина происходит разветвление путей образования метионина, треонина и изолейцина. Гомосериндегидрогеназа бактерий сильно ингибируется треонином. 20.4.1.4. Метионин Синтез метионина начинается с превращения гомосерина в О-сукцинилгомосерин в результате ацильного переноса (донор — сукцинил-СоА), катализируемого гомосерин-сукцинилазой. Ингибирование фермента метионином (по механизму обратной связи) является специфической регуляторной стадией на пути синтеза метионина. Реакция О-сукцинилгомосерина с цистеином катализируется цистатионин-у-синтазой; при этом образуется цистатионин — смешанный тиоэфир. Из последнего в результате реакции, катализируемой цистатионин-р-лиазой, образуются гомоцистеин, пирови-ноградная кислота и NH3. У Neurospora в биосинтезе метионина вместо О-сукцинилгомосерина может функционировать ?-ацетил-гомосерин; последний образуется в результате реакции между го-мосернном и ацетил-СоА, катализируемой гомосерин-трансацетил-азой. О II 1Н,С—С—О—СН, SH н,с сн., сн, ^1 ? - + ? - СООН HCNK, HCNH, I ¦ L СООН СООН О-сукцинилгомосерин цистеин янтарная кислота + СН.,—S—СН., I " I * СН., HCNH, ? - ? - HCNH., СООН ? - СООН цистатионин СН,—SH ? -сн, ? - HCNH., ? - СООН сн, + С=0 + NH, I СООН 2 гомоцистеин пировино грайная кислота У Е. coli метионин-синтаза (гомоцистеин-метилтрансфераза) катализирует перенос метильной группы на гомоцистеин, завершая синтез метионина. Простетической группой фермента является восстановленное производное кобаламина (гл. 50). Метильную группу поставляет №-метилтетрагидрофолат (разд. 21.4.2.8). Цистатионин может рассматриваться как S-замещенный цистеин (тиоэфир). Ряд тиоэфиров был идентифицирован среди небел- 20. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. I 855 ковых азотсодержащих компонентов растений. Ферменты, подобные цистатионин-р-лиазе — пиридоксальфосфатзависимые алкил-цистеинил-лиазы, имеющиеся у некоторых видов высших растений, расщепляют тиоэфиры путем ?-элиминирования. +??3 R— S-CH2—СН-СОСГ + Н20 -* RSH + СН3-СО—СОО" + NHJ" 20.4.1.5. Треонин Синтез этой аминокислоты начинается с фосфорилирования го-мосерина АТР, катализируемого гомосеринкиназой. Пиридоксаль-фосфатзависимая треонинсинтаза катализирует превращение О-фосфогомосерина в треонин. Реакция приводит к превращению соединения с ?-гидроксидной группой в соединение с ?-гидроксид-ной группой. Это показано на рис. 20.6. Альтернативный путь биосинтеза треонина катализируется пи-ридоксальфосфатзависимой серин-трансоксиметилферазой (разд. 21.4.2.7) ацетальдегид -f- глицин ->¦ треонин Источником ацетальдегида, участвующего в этой и приводимых ниже реакциях, является пируват (разд. 14.4.3). 20.4.1.6. Изолейцин Источником четырех из шести углеродных атомов изолейцина является треонин. Начальная стадия процесса катализируется тре-онин-дезаминазой, использующей в качестве кофермента пиридоксальфосфат. В ходе одностадийного процесса образуется а-кетобу-тират (рис. 20.7). Далее ?-кетобутират конденсируется с ацетальдегидом, поставляемым ?-оксиэтилтиаминпирофосфатом (разд. 12.2.1), в результате образуется ?-ацето-а-оксибутират; последний восстанавливается пиридиннуклеотидом до а^-диокси-р-метилвалерата. Как показано на рис. 20.7, редко встречающаяся среди биохимических реакций пинаколиновая перегруппировка (стадия 4), за которой следует переаминирование с глутаматом, завершает путь биосинтеза. Наиболее эффективно специфическая регуляция этого пути биосинтеза может осуществляться, по-видимому, на стадии треонпндез-аминазы, поскольку остальные стадии катализируются относительно менее специфичными ферментами, участвующими также в синтезе валина. Известно, что дезаминаза ингибируется и репрессируется изолейцином. «56 III. МЕТАБОЛИЗМ ?? о II сн ?=?— о—сн,—сн2—сн—соон + но^ сн2оро3н, О-фосфогомосерин фермент - пириЭоксальфосфат сн2=сн—с—соон о- II I N о=р—О—СН2—сн2—С—СООН L ? II CH О" N но^До:н2ОРОзН2 «-^- ^ J._E НО JC,СН2ОР03Н2 н3с ? ^K. J -? X..J- h,c ? нсн2—сн=с—соон он I * I n нсн2—сн—с—cooh II ·- J, сн он- n hqJ^ch2opo3h2 ~ сн ? ? г hq_A_ch2opo3h2 XX* н3с ? н3с "?' ? он I HCHj—CH—CH—COOH A* ' I OH n ? ch CH но^^ч,сн2ОР03н2 ?-------- JU-* nh, h,c n JU- треонин ? h3c "? ? Рис. 20.6. Механизм реакции, катализируемой треонинсинтазой. Субстрат О-фосфогомосерин связывается комплексом пиридоксальфосфат — фермент, образуя шиффово основание, при этом лабилизуется ?-водородный атом. Элиминирование фосфата осуществляется негидролитическим путем с расщеплением С—О-связи. ?-Водородный атом, ближайший к сопряженным двойным связям, лабилизуется и элиминируется в виде протона вместе с фосфатной группой. Протон из среды присоединяется в ?-положение; в результате последующе |
< 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] |