|
|
Основы биохимии. Том 2II. МЕТАБОЛИЗМ тат, гомоизоцитрат, оисалоглутарат и а-кетоадипат. В результате переаминировании образуется ?-аминоадипат, из которого при восстановлении NADPH-зависимым ферментом образуется а-амино-адипил-р-полуальдегид. При конденсации последнего с глутаматом образуется ?-?( ь-глутарил-2)-l-лизин, называемый сахарофином, поскольку он является промежуточным продуктом в синтезе лизина у Saccharomyces. В результате восстановительной и гидролитической реакций сахарофин превращается в лизин и а-кетоглутарат. Путь биосинтеза показан на рис. 20.11. 20.4.1.10. Фенилаланин и тирозин Четыре углеродных атома ароматического кольца этих аминокислот поставляются эритрозо-4-фосфатом; остальные два углерода кольца, а также углероды баковой цепи поступают от фосфопи-рувата. Исследования, проведенные с помощью меченых предшественников, а также идентификация продуктов, накапливающихся в среде при росте мутантных штаммов, у которых оказались блокированными различные стадии синтетического пути, позволили установить общую схему биосинтеза, приведенную на рис. 20.12. Как показано на рисунке, на стадии хоризмовой (греч. — разветвляться) кислоты происходит разветвление путей синтеза ароматических аминокислот; образование антранилата ведет к синтезу триптофана (см. ниже), в то время как префенат является предшественником фенилаланина и тирозина. Последний образуется у млекопитающих путем гидроксилирования фенилаланина (разд. 21.4.2.4), эта реакция происходит также у некоторых микроорганизмов. Два фермента, катализирующие образование первого продукта синтетического пути (рис. 20.12) 3-дезокси-2-кето-7-фосфо-о-арабЧшо-гептулозоновой кислоты, были выделены из экстрактов Е. coli. Один из них ингибируется фенилаланином и триптофаном, а другой — тирозином; последний, кроме того, репрессирует синтез тирозин-чувствительного фермента. У В. Subtilis З-дезокси-2-кето-7-фосфо-и-арабино-гептулозонат— синтаза проявляет свойства аллостерической системы, которая ингибируется префенатом и хоризматом; эта система является, следовательно, еще одним регуляторным механизмом, функционирующим по механизму обратной связи. Таким образом, первая стадия разветвленного процесса биосинтеза ароматических аминокислот является объектом множественной регуляции. Кроме того, у Salmonella typhimurium первые две реакции, специфичные для синтеза фенилаланина, а именно те, которые катализируются хоризматмутазой и префе-натдегидратазой соответственно (рис. 20.12), являются объектом торможения фенилаланином (по типу обратной связи). Реакции 2—6 (рис. 20.12) катализируются полиферментным комплексом 20. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. I 863 н*о=с—? неон I неон н2с—opio -о о- + HjC=C-!iO^P=0 ?* + NADH Сог* ?" -оос ю:н- ЭриП)розо-4-фосфат фосфоенолпируват нг03ро 203po' он ОН 5-фосфошикимо-вая кислота соон I с=о I носн -????* I 2 нсон I неон chzopo3-2 З-йезокси-2- кегпо-и-арабинп—гептц лозоновая кислота-?- фосфат соон . АТР но' он он шигсимовая кислота но. соон он он 5 Эегийрохинная кислота соон соон -?,?? о ? он он 5-оегиорошикимо-вая кислота СООН сн н' + nadph - ?, II 2 7 ' о—с-соон он соо- ??, I сн2—сн—соон он З-еноиллирувилшикимат 5-фосфат сн,—с—соон фенилаланин ??, I -сн—соон он тирозин фен и лл ировинограЗ ная кислота -?,? О II н,—с—соон он хоризмовая кислота о| глутамин. Мд соон ??2, антраниловая кислота НООС CHj—с—СООН префеновая кислота л-оксифенилпиро-винограВная иислвта Рис. 20.12. Пути синтеза фенилаланина, тирозина и антраниловой кислоты (предшественника триптофана, разд. 20.4.1.11). Ферменты и реакции обозначены стоящими около стрелок номерами: / — 3-дезокси-2-кето-С>-арабцно-гептулозонат-7-фосфат—синтаза; 2 — дегидрохинатсинтаза; 3 — 5-дегидрохинат — дегидратаза; 4 — шикиматдегидрогеназа; 5 — шикиматкиназа; 6 — З-енолпирувилшикимат-5-фосфат—синтаза; 7 — хоризматсинтаза; 8 — хлоризматмутаза; 9—антранилат-синтаза; 10— префенат дегидратаза; //— префенатдегидрогеназа; 12 — фенилал-анинаминотрансфераза; 13 — тирозинаминотрансфераза. 864. III. МЕТАБОЛИЗМ (?? 200000), который был выделен из нескольких видов дрожжей. Пять ферментных компонентов этого комплекса ассоциированы за счет нековалентных взаимодействий. В ходе реакции 9, катализируемой антранилатсинтазой, образуется, вероятно, ?-глута-милфермент. У В. Subtilis антранилатсинтаза катализирует также реакцию Мег2+ NH3 -f - хоризмовая кислота -*¦ антраниловая кислота -(- Н20 Альтернативный путь синтеза тирозина у млекопитающих, а именно его образование из фенилаланина, рассматривается в следующей главе. 20.4.1.11. Триптофан Путь синтеза триптофана у высших растений неизвестен. У Е. coli синтез триптофана (рис. 20.13) начинается с антранилата, который образуется в ходе реакций, ведущих к образованию и других ароматических аминокислот (рис. 20.12). Два участвующих в синтезе триптофана фермента — индолглицерофосфат-синтаза и триптофансинтаза — были получены в кристаллическом виде. Первый из них (?? 44 000) образован одиночной полипептидной цепью. Триптофан-синтаза (?? 148 000) является пиридоксальфос-фатзависимым ферментом, который катализирует завершающие реакции последовательности, ведущей к синтезу триптофана. Реакции, которые может катализировать этот фермент, следующие: , индол-3-глицерофо:фат < >, индол + З-фосфо-О-глицериновый альдегид (1) пиридоксальфосфат индол -f- L-серин--*- L-триптофан -f - Н20 (2) индол-З-глицерофосфат -f- L-серин < > < > L-триптофан -f- З-фосфо-Б-глицериновый альдегид (3) Весьма вероятно, что при образовании триптофана из индолгли-церофосфата [реакция (3)] осуществляются реакции (1) и (2); при этом промежуточным продуктом ЯЕЛяется связанный с ферментом пндол. Изучение генетических изменений структуры триптофансинта-зы и соответствующих функциональных характеристик позволило получить важные данные о генетических механизмах (гл. 26). Фермент из Е. coli состоит из четырех полипептидных цепей, которые образуют две неидентичные легко разделяемые субъедивицы ? и ?; была установлена аминокислотная последовательность цепей. ?-Цепь получена в виде мономера, а ?-цепь — в виде димера 02· Полностью ассоциированный белок имеет состав агРг- Реакция 20. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. 1 86Б он о О—?—???,-2 I он он он 5-фосфорибозил - 1-Бирофосфаш Н.ОзРО-СН^/О »_^J] НООС^\ антранмловая кислота \н н А н\| L/H н илв 1· он он ?-5-фосфорибозиламтраниловая кислота он < ^А-С=С- он он N—С=С-С-С—СН20—р03-2 ? ? ? ? 1(с-карбоксиФениламино)-1-аезоксибулозо-5-фосфат -СН—СН—CH,OFO,-* ' I . I ОН ОН инЭол-З-глицерофосфат сн.он + h|nh, соон серии СО -сн,—сн—соон * I NH, N' ? лфИллгафан сно I нсон HjC—о—ро3-= глииеральЭегиЭ-3-фосфат Рис. 20.13. Путь синтеза триптофана у Е. coli. Ферменты обозначены номерами, стоящими около стрелок: 1 — аитранилат-пирофосфорилпирофосфат—трансфера-за; 2 — И-5'-фосфорибозилантранилат-изомераза; 3 — индол-3-глицерофосфат— синтаза; 4 — триптофансинтаза. .(1) может катализироваться только ?-цепью; при этом, однако, скорость реакции весьма невелика по сравнению со скоростью, наблюдаемой для полностью ассоциированного фермента; реакция (2) может катализироваться Рг-комплексом. Мутантные а-субъеди-ницы активируют действие Рй-комплекса в реакции (2), и большинство мутантных р2-комплексов активируют действие «нормальной» ?-еубъединицы в реакции (1). Ферментные комплексы, образованные либо нормальными ?-субъединицамн и мутантными ?-субъеди- 866 III. МЕТАБОЛИЗМ ницами, либо мутантными ?-субъединицами и нормальными ?-субъ-единицами, не способны катализировать реакцию (3). Активность аитранилат-синтазы из Е. coli (рис. 20.12) ингибируется триптофаном; у дрожжей триптофан ингибирует и репрессирует фермент. Как уже упоминалось, у Е. coli триптофан подавляет также фермент, который катализирует начальную реакцию пути биосинтеза ароматических аминокислот. Триптофан-синтаза из Neurospora образована одиночной полипептидной цепью. 20.4.1.12. Гистидин Первая стадия синтеза гистидина катализируется аллостерическим ферментом АТР-фосфорибозилтрансферазой, .в результате реакции углеродная цепь рибозы оказывается связанной с атомом азота адениловой кислоты (рис. 20.14). При взаимодействии С-1 атома фосфорибозиллирофосфата с N-1 АТР (при этом освобождается пирофосфат) происходит превращение ?-конфигурации связи в ?-конфигурацию. Далее происходит раскрывание пуринового кольца АМР. После поступления атома азота от глутамина структура распадается с образованием имидазолглицерофосфата, в котором имидазольное кольцо гистидина уже полностью сформировано и присоединено к трехуглеродной цепи, и 5-аминоимидазол-4-карбоксамид-рибонуклеотида — промежуточного продукта в синтезе пуринов (разд. 24.1). При синтезе имидазолглицерофосфата источником атомов углерода боковой цепи и двух «соединяющих» углеродов кольца являются пять углеродных атомов рибозы 5-фосфорибозил-1 -пирофосфата. Фрагмент —N=C— поставляется пиримидиновой частью раскрываемого пуринового ядра. Поскольку углеродный атом этого фрагмента в ходе синтеза пуринов поступает от 1М10-формилтет-рагидрофолата (разд. 21.4.2.8), то в конечном счете его источником является ?-углерод серина или другие доноры одноуглеродных единиц. Атом N на заключительном этапе поступает от глутамина (амидный азот). Таким образом, гистидинсинтезирующая система использует часть пуринового ядра; при этом остающийся фрагмент (аминоимидазолкарбоксамидорибонуклеотид) вновь используется Рис. 20.14. Путь синтеза гистидина. RPPP — рнбозотрифосфат; RP — рибозо-Б-фосфат; PPi — пирофосфат; ? — ортофосфат. Цифры около стрелок обозначают ферменты, катализирующие реакций: / — АТР-фосфорибознл—трансфераза, 2 — пирофосфогидролаза; 3 — фосфорибознл-АМР-циклогндролаза; 4 — фосфорибозил-формимино-5-аминоимидазолкарбоксамидрибонуклеотид—изомераза; 5 — глута-мин-амидотрансфераза; 6 — нмидазолглицерофосфат-дегидратаза; 7— L-гистиди-нолфосфат-глутамат—аминотрансфераза; |
< 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] |