Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

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

к оксалурин. Увеличение образования оксалата, по-видимому, обусловлено снижением (по сравнению с нормой) утилизации глиоксилата по другим путям. Один из таких путей обычного превращения глиоксилата, который, вероятно, сильно тормозится у некоторых индивидуумов с первичной оксалурией, — это ?-кетоглутарат-глноксилат-карболигазная реакция: О О О

II , II тиаминпнрофосфат

НС—С—ОН 4- НООС—СН2—СНо—С—соон--*-

глиоксиловая сс-кетоглутаровая кислота кислота

О ОН II I

-* НООС—сн2—СН.2—с—сн—соон + со2

ос-окси-Р-кетоадишшовая кислота

23.2.7. Цистеин

Конечная судьба цистеина в метаболизме — это образование неорганического сульфата и пирувата. Начальными стадиями соответствующих путей являются: 1) удаление аминогруппы путем переаминирования, 2) окисление связанной серы и 3) одновременное удаление как серы, так и аминогруппы. Эти пути приведены на рис. 23.2.

23.2.7.1. Переаминированне

Переаминированне цистеина в печени и у некоторых бактерий приводит к образованию ?-меркаптопировиноградной кислоты, из

HS-CH^-CHn—? ?, цистеами н

НО— S—CH.j- CH.-NH... О

гипотаурии

О

HO-S СН, СН, NH, О

inaypnn

О

II

0=5 -ОН

I

сн, I " сн, I -он

нзетионовая кислота

NH„

??.,

НООС -СН—CH.j—S—5- CHj—СН COOH-> HS-S -CR, -CH- COOH

цистин

глутатион

-Кофермент A

тиоцистеин

цштсин

СН.-О СООН + NH:, + H8S

о

I

so.,2-

пировинограЭная кислота

.пируват + HaS

О ??»

и.МСП1СИНС1(,ПЬ

HS СН, С -СООН Т°1", ' HS S СН2 СН-СООН

О NH,

II ? ¦

HU- 5- СН..-СН- -СООН цистпеинг:ульфиновэя

JJ мерквптопиропино грипнии КИСЛП1П

4 ? \·

520/ -^- -ЪСЫ

+' + пировинограа- пииовинограо

пая кислота чап кислота

пшоцистеииовая кислота

О NH,

II ? ¦

НЬ S СН..-СН..

о ¦

тиотзурии

I

3'-фц('фоаи«ниаим-5'-фос,фог ул ьфат

НО- S- С ?,?—СИ -СООН СН.,—С -СООН \ SO,2

ii '??

О О

цистеиновая кислота пировинограЭная

о

т

> и

о

ъ.

К

?

Рис. 23.2. Некоторые метаболические превращения цистеина и его серы,

23. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. IV

которой после десульфирования образуется пировнноградная кислота. При наличии восстанавливающих агентов, например глута-тиона (RSH, далее), сера может освобождаться в виде H2S.

??2 о

j переаминированне у

hsch2—сн—соон - ~*" hsch„—с—соон -*-

цистеин ?-меркаптопировино-

градная кислота

о

II 2RSH

-»- сн3—с—соон + [s]--*¦ h2s + rssr

пировнноградная кислота

23.2.7.2. Окислительный путь

Главный путь катаболизма цистеина у животных — окисление-в цистеннсульфиновую кислоту. Реакция катализируется Fe2+-co-держащей диоксигеназой. Оба атома кислорода сульфиновой кислоты поступают из 02:

NH„ NH2

I переаминированне

HS—СН„—СН-СООН -»- HO„S—сн„—сн—соон--*-

цистеин цистеинсульфиновая

кислота

-*¦ H02S—СН2—С—СООН ->¦ СН3—С—СООН + S01" -*¦ so|-

II

о о

?-сульфинилпировшю- пир овиноградна я

градная кислота кислота

Цистеинсульфиновая кислота вступает в переаминированне с-?-кетоглутаратом при участии аспартат-аминотрансферазы; при. этом образуются пировнноградная кислота и сульфит. Было также описано прямое десульфирование цистеинсульфиновой кислоты,, катализируемое ферментным препаратом из печени, приводящее к образованию аланина и сульфита. SO3" окисляется далее до-S01-, как описано ниже.

Сульфат — конечная форма, в которой экскретируется потребляемая сера, — используется также для синтеза З'-фосфоадено-зин-5'-фосфосульфата (разд. 20.4.1), который участвует в синтезе различных эфиров сульфата.

Цистеинсульфиновая кислота используется также для синтеза ряда серосодержащих соединений, в том числе таурина и изетио-новой кислоты — нормального метаболита таурина. Изетионовая кислота находится в большом количестве в нервной ткани, однако' роль ее неизвестна.

•942

III. МЕТАБОЛИЗМ

Таурин участвует в образовании таурохолевой кислоты (компонент желчи, гл. 34). Синтез таурина в печени протекает двумя путями; главным является, по-видимому, путь через гнпотаурнн.

??» I

*H02S—CH2—СН—СООН цнстеинсульфиновая кислота

1[о]

NH, I

. H03S—СНо—СН—соон цистеиновая кислота

—СОо

HO„S—СН„—CH2NH2 гипотаурии

[О]

—со2

- СН„—CH2NH2 таурин

H03S—CHjj—СН2ОН изетионовая кислота

Тиоэтиламнн (цистамни), образующийся из цистеина и входящий в состав СоА (разд. 12.2.1), освобождается при гидролизе этого кофермента. При окислении тиоэтиламина сначала образуется гипотаурии, а затем таурин.

23.2.7.3. Удаление серы

Десульфурирование ?-меркаптопирувата, образующегося из цистеина в результате переаминирования, может осуществляться под действием (разд. 23.2.7) цитоплазматнческой §-меркаптопиру-,???-транссульфуразы, имеющейся в большинстве органов, особенно в печени и почках. Этот фермент катализирует перенос атома серы от меркаптопирувата на такие нуклеофилы, как S03~ , СМ~ и RSH, с образованием S203~, SCN- и R—S—SH соответственно. В условиях избытка тиола RS—SH восстанавливается с образованием H2S и дисульфида. Кроме того, подобное транссульфуриро-вание осуществляется между меркаптопируватом и двумя сульфи-натами, имеющимися в тканях животных, а именно аланин-суль-финатом (цистеин-сульфинатом) и гипотаурином (разд. 23.2.7.2) -с образованием соответствующих тиосульфонатов — аланин-тио-сульфоната (тиоцистеата) и тиотаурина (рис. 23.2).

В тканях животных имеется другая переносящая серу трансфе-раза, тиосульфат-сульфидтрансфераза (роданеза) (?? 37 ООО); она локализована в митохондриях. Фермент катализирует перенос двухвалентной серы от различных доноров, например тиосульфата и органических персульфндов, но такие акцепторы, как сульфит (с образованием тиосульфата) и цианид (с образованием тноцианнда). Было показано, что функционирование этого фермента имеет важное физиологическое значение, например при де-токсикации цианида с образованием тиоцианата.

В некоторых бактериях под действием цистеиндесульфгидразы цистеин может расщепляться до пирувата, ??3 и H2S. Промежу-

23. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. IV

943

точным соединением в этой реакции, по-видимому, является дегнд-роаланин. В тканях животных не было обнаружено специфической цистеиндесульфгидразы. Локализованная в печени цистатионин-у-лиаза (разд. 21.4.2.3) может также катализировать десульфгидри-рование цистеина; физиологическое значение этой реакции остается невыясненным.

цистеин + Н20 -»¦ пируват + H2S + NH3

Сульфид может окисляться в печени и почках до SO!" и SO4"; соответствующая ферментная система, по-видимому, локализована в митохондриях. Механизм превращения сульфида в сульфит в тканях животных не выяснен. Окисление сульфита в сульфат катализируется митохондриальной сульфитоксидазой. Каждая субъединица (?? 55 ООО) фермента из печени быка, крысы и курицы содержит один атом молибдена и одну молекулу протогема (разд. 13.4); фермент может находиться как в состоянии мономера, так и димера. Фермент катализирует процесс переноса электронов от сульфита на различные акцепторы — Ог, цитохром с и феррицианид. Восстановление 02 до Н202 осуществляется по типу двухэлектронного процесса. В митохондриях окисление сульфита связано с дыхательной цепью на уровне цитохрома с, поэтому окисление^ сульфита характеризуется коэффициентом Р/О, равным 1.

О важности процесса окисления сульфита в ходе нормального метаболизма человека свидетельствуют нарушения обмена у детей,, в печени и почках которых отсутствует сульфитоксидаза. В их моче содержатся большие количества тиосульфата и сульфита, но практически отсутствует сульфат. Начиная с рождения, у таких детей проявляются выраженные неврологические нарушения, которые прогрессивно нарастают и в возрасте 9 месяцев завершаются гибелью. Поскольку в тканях и моче больных детей не наблюдается изменения уровня ряда сульфатных эфиров, можно полагать, что патологический эффект обусловлен не недостатком сульфата, а накоплением сульфита и (или) продуктов его превращения.

Неорганический сульфат и его эфиры являются главными продуктами метаболизма серы; при этом на долю неорганического-сульфата приходится около 80% всей серы в суточной моче. Остальная часть приходится на долю сульфатных эфиров различных метаболитов, например стероидов, оксиароматических соединений, олигосахаридов, а также на органическую серу (цистин и таурин, см. ниже).

В печени осуществляются и другие пути метаболизма цистеина, но они имеют меньшее значение. Пиридоксальфосфат зависимая цистатионин-у-синтаза наряду с реакцией, приведенной в разд. 20.4.1.4, катализирует также превращение цистатионина в-

-944

HI. МЕТАБОЛИЗМ

гомосерин и цистеин (как у млекопитающих, так и у микроорганизмов). В присутствии цистина этот фермент катализирует еще ¦ одну серию реакций:

NH, I

НООС—СН—СН2—S—S—СН„—СН—СООН -??

NH2

цистин NH2

?

-> НООС—СН—СН2—S—SH + пируват + NH3 (1)

тиоцистеин NH2 NH,

НООС—СН—СН2—S—SH -f HS—СН2—СН—СООН -»- цистин + H2S (2)

тиоцистеин цистеин

NH2

I цистин

сумма: HS—СН.2—СН—СООН -»- пируват -j- NH3 -f-H2S

цистеин

Известны три наследственных нарушения метаболизма цистина, а именно цистинурия, цистатионинурия и гомоцистинурия. Ци-.стинурия характеризуется ненормально высокой экскрецией с мо-=чой цистина (тл. 35), а также ряда диаминокислот и обусловлена дефектом транспортной системы почек, заключающимся в недостаточной канальцевой реабсорбции этих аминокислот; их транспорт через стенку кишечника также нарушен.

Цистатионинурия наблюдается при дисбалансе реакций, ката-.лизируемых цистатионин-синтазой и цистатионазой (разд. 21.4.2.3). Можно выделить два типа цистатионинурии: один из них связан с увеличенным синтезом цистатионина, а другой с его уменьшенной деградацией. Скорость синтеза цистатионина зависит от доступности субстрата — гомоцистеина (разд. 21.4.2.3), а также от концентрации в тканях цистатионин-синтазы. У больных с недостаточностью №-метилтетрагидрофолат-гомоцистеин — метилтранс-феразы (разд. 21.4.2.8) возникающий избыток гомоцистеина приводит к накоплению цистатионина. Второй тип цистатионинурии •связан с уменьшением активности цистатионазы, которое наблюдается при дефиците витамина В6; п

страница 82
< 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)