Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

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

II. 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

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;

страница 66
< 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)