Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

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

авершения синтеза протопорфирина III (рис. 22.4). Железосодержащие соединения уропорфирина или копропорфирина в природе не обнаружены. Экстракты ядерных эритроцитов птиц катализируют in vitro образование гемоглобина или миоглобина из протопорфирина, Fe2+ и либо апогемоглобина, либо апомиоглобина соответственно; эта реакция катализируется феррохелатазой. Образование гема может осуществляться также in vitro неферментативным путем из солюбилизированного протопорфирина и двухвалентного железа. В незрелые клетки костного мозга железо поставляется трансферрином (гл. 29).

Все аэробные клетки синтезируют собственные гемопротеиды. В костном мозге кролика гем и глобин в норме синтезируются с одинаковыми скоростями; при этом гем сразу же связывается со вновь синтезированными пептидными цепями. Однако скорости этих двух синтетических процессов не являются взаимозависимыми; можно изменить скорость только одного из процессов, не влияя на другой.

22.5. Декарбоксилирование аминокислот

Декарбоксилазы аминокислот широко распространены в природе; у всех этих ферментов, за исключением одного, который катализирует декарбоксилирование гистидина (разд. 22.5.3.1), в качестве кофермента функционирует пиридоксальфосфат. Декарбоксилазы катализируют отщепление карбоксильной группы в виде С02. Механизм реакции включает образование шиффова основания между ииридоксальфосфатом и аминокислотой с последующим декарбоксилированием, при котором протон среды замещает углерод карбоксильной группы, связанной с ?-углеродным атомом. Равновесие сильно сдвинуто вправо, как показано ниже:

R—СН2—CHNH2—СООН ->- R—СН2-СН2Ш2 + С02

Некоторые метаболически важные декарбоксилазы ?-аминокислот рассмотрены ниже.

22.5.1. у-Аминомасляная кислота

?-Аминомасляная кислота, выполняющая в мозге важную физиологическую роль (гл. 37), образуется в этом органе в результате действия ь-глутамат-а-декарбоксилазы

НООС—СН2—СН2—CHNH2—СООН ->· НООС—СН2—СН2—CH2NH2 + СОа

глутаминовая кислота ?-аминомасляная кислота

22. .МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. Ill

925

В ходе последующего метаболизма ?-аминомаеляная кислота вступает в реакцию переаминирования с ?-кетоглутаратом, в результате образуется янтарный полуальдегид. Последний окисляется до сукцината, который вступает в цикл трикарбоновых кислот.

22.5.2. ?-Аланин

Единственной ?-аминокислотой, имеющей физиологическое значение, является ?-аланин. Он содержится во многих тканях и в плазме в свободном виде, а также как фрагмент карнозина и ансерина (разд. 22.1.2.1) и в составе кофермента А как фрагмент пантотеновой кислоты.

Судя по структуре ?-аланина, можно предполагать, что он образуется при декарбоксилировании аспарагиновой кислоты. Соответствующий фермент действительно имеется у некоторых микроорганизмов. У животных часть ?-аланина образуется при деградации пиримидинов (разд. 24.2). Альтернативным и, по-видимому, наиболее важным является следующий путь:

—2Н

CH3CH2CoSCoA ч= пропнонил-СоА

НОСНаСг^СООН

?-оксипропиоиовая кислота

Выделенная из микроорганизмов в кристаллическом виде ас-партат^-декарбоксилаза катализирует ?-декарбоксилирование аспартата с образованием а-аланина

NH2 NH2 I -со2 I НООССН2СНСООН ->- CHgCHCOOH

аспарагиновая кислота аланин

Этот фермент (М 660 000) состоит из 12 субъединиц, каждая из которых связывает молекулу пиридоксальфосфата.

22.5.3. Декарбоксилирование ароматических аминокислот

Неопецифическая декарбоксилаза ароматических /.-аминокислот из тканей животных катализирует декарбоксилирование гистидина, тирозина, триптофана, фенилаланина, 3,4-диоксифенилала-

+№,0 —СоА

CH,=CHCOSCoA HOCHXHXOSCoA акрилил-СоА ?-оксипропиоиил-СоА

NH2

переаминированне j

==> OHCCH2COOH „ —" CH2—CH2—COOH

малоновый ?-аланик полуальдегид

926

III. МЕТАБОЛИЗМ

пина и 5-окситриптофана. Кроме того, имеются, по-видимому, декарбоксилазы, специфичные для некоторых ароматических аминокислот; вклад этих ферментов в процессы декарбоксилирования остается неясным.

22.5.3.1. Гистамин

Неспецифическая декарбоксилаза ароматических аминокислот имеет низкую активность по отношению к гистидину. Специфичный фермент, имеющийся в тучных клетках — основном месте образования гистамина, является, вероятно, главным катализатором декарбоксилирования гистидина. Во многих других тканях, например легких, печени, мышцах и слизистой желудка, содержание этого амина также высокое вследствие его синтеза in situ.

Гистамин является мошным сосудорасширяющим агентом и при достаточно высоких концентрациях может вызывать сосудистый коллапс. Образование его происходит при травматическом шоке, а также в зоне воспалительного процесса. Гистамин стимулирует секрецию в желудке как пепсина, так и кислоты и применяется для исследования функции желудка. Диаминоксидаза — широко распространенный фермент — превращает гистамин в соответствующий альдегид и NH3; часть неразрушенного гистамина экскретн-руется с мочой в виде ?-ацетильного и М'-метильного производных; последнее является главным метаболитом гистамина у человека.

Дикий штамм Lactobacillus 30а продуцирует активную гистидиндекарбоксил-азу (М 380 000), содержащую пять легко разделяемых субъедиииц, причем каждая состоит из двух цепей. Большая цепь содержит необходимую для катализа пирувоильную группу (образующуюся из серина), блокирующую ?-концевой остаток фенилаланина. Мутантный штамм этого микроорганизма продуцирует каталитически неактивный профермент, также имеющий ? 380 000 и содержащий пять, по-видимому, идентичных субъединиц, но не имеющий пирувоильных групп. Этот профермент стабилен при рН ниже 6,5; в условиях инкубации при 37 °С и рН 7,6 он превращается в активный фермент. Кристаллический профермент активируется ??4 или К+. При активации не происходит освобождения аминокислот или пептидов. В ходе активации с одинаковыми скоростями протекает ряд процессов: возрастание ферментативной активности, появление характерной двухцепочеч-ной структуры активного фермента, образование пирувоильных остатков и освобождение стех неметрических количеств ??3.

В проферменте (но не в активном ферменте) имеется уникальный пептид с последовательностью Thr-Thr-Ala-Ser-Ser-Phe. Поскольку на С-конце малой цепи активного фермента находится последовательность Thr-Ala-Ser, а на ?-конце большей цепи находится пирувоил Phe, то превращение профермента в активный фермент можно схематически представить следующим образом:

/Ser-Ala-Thr-Thr- Clu-Ser-NH2\ ?2? ??3 /нООС-Ser-Ala-Thr-Thr- ¦ Glu-Ser-NH2Y \Ser-Phe...............Tyr-COOHJ ?*'pH 76 \™руБоил -Phe..................Tyr-COOHД

Природа мутации, приводящей к накоплению мутантом Lactobacillus профермента, а не активного фермента, неизвестна.

22. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. Ill

927

22.5.3.2. Окситирамин и родственные соединения

Специфичная гидроксил аза, называемая тирозиназой, катализирует гидроксилирование тирозина в печени и меланинобразую-щих клетках с образованием 3,4-диоксифеиилаланина (ДОФА). Последний затем декарбоксилируется декарбоксилазой ароматических аминокислот, в результате образуется диоксифенилэтил-амин (о-окситирамин или дофамин), являющийся промежуточным соединением при образовании меланина (рис. 22.5). Декарбокси-лаза имеется в почках и ткани надпочечников, а также в симпатических ганглиях и нервах. В печени активность неспецифической декарбоксилазы ароматических аминокислот ингибируется ДОФА, в то время как активность декарбоксилирующего фермента в других упомянутых выше тканях не изменяется при введении ДОФА. Это может иметь определенное значение, поскольку есть наблюдения, согласно которым эффективность l-ДОФА, широко применяемого в настоящее время при лечении болезни Паркинсона, увеличивается при систематическом введении. В результате ингибирования декарбоксилазной активности в печени и отсутствия подобного действия на фермент в мозге в этом органе происходит декарбоксилирование больших количеств l-ДОФА в дофамин — нейромедиатор ингибирующего типа, который, как полагают, является эффективным терапевтическим средством при болезни Паркинсона.

У людей и крыс после введения окситриптамина наблюдается выделение с мочой 3,4-диоксифенилуксусной кислоты и 3,4-диокси-

но

но—( \—с

но

\_v NH,

HO—Ч ;—сн,—CH—COOH

Виоксифгнилаланин (ДОФА)

? ?

??,

Но—/ \-сн,—CH-COOH птироэин

гомопротокагпеховая кислота

НО

—? V-CH,-CH2 -> HO—f \—1

??.

сн3о

НО—^ —СН2—СООН гомованилиновэя jio а

НО

??

но—^ у—сн.

окситирамин (ЭоФэмин)

3.4 - биоксифени лэтанол

1

сн,о

НО-

СН—СН.ОН

З-метокси-4-оксифенилэгпанол

Рис. 22.5. Образование и превращения окситирамина и родственных соединений.

928

III. МЕТАБОЛИЗМ

фенилэтанола, а также их метилированных производных — гомо-ванилиновой кислоты и З-метокси-4-оксифенилэтанола соответственно. Строение этих соединений приведено на рис. 22.5. ДОФА является также предшественником при биосинтезе нор адреналина и адреналина (гл. 45) и при образовании меланина (разд. 23.2.11.1).

22.5.3.3. Производные триптофана

Декарбоксилаза ароматических аминокислот печени мало активна по отношению к триптофану. Образующийся продукт трипт-амин не обладает специфическим действием, но после окисления моноаминоксидазой образуется альдегид, который легко окисляется альдегидоксидазой в индолуксусную кислоту. Это соединение в небольших количествах имеется в нормальной моче, его экскреция увеличена у больных пеллагрой. Однако главный путь образования индолуксусной кислоты как в растениях, для которых она является ауксином (гормоном роста растений), так и у животных — это окислительное декарбоксилирование индолпиро-виноградной кислоты, образующейся из триптофана в результате переаминирования.

Триптофан также подвергается гпдроксилированию в 5-окси-триптофан триптофан-5-монооксигеназой, находящейся в мозге. Фермент нуждается в восстанавливающем кофакторе — тетрагид-роптеридине, который образуется в процессе реакции гидроксилирования, подобно тому как это происходит при функционировании фенилаланин-гидроксилазной ферментной системы в печени (разд. 2

страница 79
< 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
(18.09.2019)