лшнкимат--5 -фосфа!

Рис. 114. Схема биосинтеза хорнзмата. Названия ферментов, катализирующих отдельные стадии, приведены в приложении

ацетилкофермента А н ?-кетоглутарата, которые образуют гомолог цитрата гомоцитрат, далее в три стадии переходящий в ?-ампноаднпат. Схема его биосинтеза приведена на рис. 113. о-Лмипоадипаг дал с*4 восстанавливается до 6-сем и альдегида и затем с участием глутамата и ???)-II пли NADP-II в качестве восстановителя из него образуется ^-(ь-1.3-днкарбоксипрош1л)-ь-лпзш1 (сахаропип) (145). Эта реакция катализируется сахаропип дегидрогеназой, образующей глутамат. Иа следующей стадии при участии другого фермента — сахаропип дегидрогепази, образующей лизин при участии NAD* или NADP*, в качестве окислителя сахаропип превращается в L-лизин и о-кетоглутарат:

-оосснсн,сн,сн,сно I +

NH,

"OOCCHjCHjCHCOO"

OOCCHCHjCHjCHjCHj

¦L+ J...

???? NADP-H

NH

its

r

I^H COO"

б

NAD*

-OOCCHCHjCHjCH,CHjNH3 I + NHj

"OOCCOCHjCHjCOO"

(O.SS)

397

соо-

"ООС

он

¦V- гидроксифенилпируват

Gin Chi f°0"

00 - ¦» II J + сн,

(?)

CH.COCOO-

(7)

аитрлимли

I*

oh

??·?·«« ДО

NA0Vl 2? ---- (l4

NADP**" «^vi/

ch,cocoo"

vvp

1 г coo-

OH OH

N- (б^фосфарябоанл). атраммлаг

снонсосн,нн-^ у снон V=/

CHjOPO,' coo'

Vch^hcoo-^j i___тирозин _, ."фенилалании ? ","",„Ли _? .

--------------1 1--------1 'O^OCH^CHOH-CHOH-tj—-jj^j

мцдолгл«ц«рал-3-фосф*г

Jc-choh-ch,opo,»- + !

I____ТРИПТОФАН__ J

З-фосфоглмцарнноаый

аладагмд ---------------'

Рис. 115. Схема превращений хоризмата в ароматические аминокислоты (названия ферментов, катализирующих отдельные стадии, приведены в приложении):

*переаминирование с L-глутаматом; * *фенилаланин гидроксилаза катапизирует окисление фенилаланина сопряженно с окислением тетрагидробмотериня; * * *фермент. катализирующий стадию (9), в таблице ферментов отсутствует

Ароматические аминокислоты — фепплалаппи, тирозин и триптофан — спите-"i зируются из общего предшественника хоризмата (14G), биосинтез которого пред- ¦-ставлен на рис. 114. Процесс начинается с реакции конденсации фосфоеполпнру-вата и эритрозо-4-фосфата — промежуточного продукта взаимопревращений гексоз и пентоз (см. § 9.1). Образовавшийся 3-дезокси-.0-ара6ино-гептулозонат-7-фосфат претерпевает реакцию циклизации, приводящую к дешдрохнпату, который далее в несколько стадий дает хорпзмат.

Схема превращений хоризмата в ароматические аминокислоты приведена на рис. 115. Биосинтез фенилаланина и тирозина имеет общую стадию — образование префената (147), катализируемое хоризмат мутазой. Из префепата образуются кетокислоты, соответствующие фепилалапнну и тирозину, которые превращаются в аминокислоты путем реакции переамипироаапия. У млекопитающих, в том числе у человека, в печени присутствует фермент фенилалапип гидроксилаза, 398

катализирующая окисление фенилаланина до тирозина молекулярным кислородом.

Фермент представляет собой моиооксигеназу, причем в качестве вспомогательного донора участвует тешрагидробиоптергш (I4S а), который при этом окисляется в дигидробиоггтерип (148 б):

1Ь8 . Ш б

Регенерация 148 б происходит путем восстановления NAUP-Н.

Биосинтез триптофана начинается с образования аптраиилата, причем донором аминогруппы является М12-группа глутамппа. Па последней стадии, катализируемой ферментом триптофан синтазой, происходит перенос нпдолыюго гетероцикла от глицерин фосфата па атом С при гпдрокспгруппе серина, сопровождающейся отщеплением гидроксигруппы серина в виде молекулы воды н превращением гидроксигруппы остатка глнцерппфосфита в альдегидную.

Биосинтез гистидина тесно связан с биосинтезом пурииовых нуклеотидов и его предшественники наиболее далеко отстоят от продуктов центральных метаболических путей — гликолиза ? цикла трикарбоновых кислот. Исходными молекулами являются АТФ и один из предшественников нуклеотидов — 5-фосфорп-бозил-1-пирофосфат. Биосинтез обоих веществ рассматривается в следующем параграфе. Схема биосинтеза гистидина приведена па рнс. 116. Нндно, что в состав гистидина входит углеродный остов 5-фосфорнбозплпнрофосфата, причем два из его пяти атомов С входят в состав нового импдазолыюго цикла, который формируется с участием двухатомного фрагмента С-N ппримндиновой части аденина и атома азота ???-группы глутамппа. Имндазольпая часть аденина на одной из стадий освобождается в виде 5-амнпонмидазол-<1-карбоксамидрнбозо-фосфата, промежуточного соединения в биосинтезе пурнповых нуклеотидов.

Две аминокислоты — цистеин и метпопнн — содержат серу. Основным источником серы в природе, используемым для построения содержащих серу соединений, являются сульфаты. У бактерий, грибов и растений существует механизм восстановления сульфатов до сульфидов, из которых и образуются серосодержащие аминокислоты. Первой стадией это ?? процесса является образование адс-нилилсульфата, происходящее но реакции

? II

PPP-Ado + Щ- -* РР, + 2-o3SU-P-0-AI

[)-

и катализируемое сульфат аденилилтрансферазой. Это соединение может восстанавливаться до сульфита, причем восстановителем является ферроцитохром ?·? (Fec3) — гемопротепд, имеющий молекулярную массу около 13 000 и несущий четыре остатка гема. Процесс описывается уравнением

.4(10

о

T0,S-O-P-O-*do + 2FeC3 (II ) — scf + P-Ado + 2Fe„( III) (ц 58)

"0

и катализируется аденилилсульфат редуктазой. Наряду с реакцией (IX 58) изаес^ тен другой путь образования сульфита, которому предшествует фосфорилирование 3-гидроксигруппы аденилилсульфата с образованием Зчросфоаденилилсульфата:

-О-Х-О] уОч NH,

оТТ„ о- о- "ЦЛ^

1-фосфо-4-0-ри«о1мл-1- Г|ч PPPRib

пирофосфат (РМЬРР) У

PPPRib

<-(5-фосфо-0-рибоамл)-АТР ??, J< V/ NH,

PRib pRib

f=° PRib JAPOCH,CHOHCHOH

Gln-

* 0JP-0-CH1CO-CH1-C=CH 1O,POCH1CHOHCHOH-C=CH H,N^^C^\

4c^ v«/ ??4=*? ?,?^?^

h ? I

PRib

'¦о3росн,сн-снгс=сн

NH,

NH* ? NH/

сн-снгс=сн ^ носн,снсн,-с=сн , J оос-сн-снгс=сн

мн* нк >.? ЧУ, мм Ч, ?'------1 / ?

" ? 2NAD + luinu I u

jnad* 2nadh I

I

гистидин

^^^Tr^:^j^^^r ^ментов. «„??~:

Cj

2~0,S0-P-0-Ado + PPP-Ado-- PP^Ado + 2"0,50-P-0- 0 Ade

2"03p0 он

Процесс катализируется адеиилилсульфат кипазой. У E.col i существует механизм восстановления этого соединения до сульфита с помощью NADP-И. Это же соединение является донором сульфата в сульфотрапсферазных реакциях, в ходе которых происходит образование сульфоэфирпых групп, в том числе у таких полисахаридов, как гепарин и хоидроитипсульфат. Сульфит-нон восстанавливается до сульфида с помощью NADP-II по реакции, катализируемой сульфитредуктазой:

Щ + 3NADP-II + 511* -» IUS + 3NADP* + 311 >0 (IX.G0)

Углеродный скелет цистеина происходит от серина, который сначала ацети-лируется по гидроксигруппе по реакции

"00С-СН-СН20Н + СоА—SCOCHj —» ~ООС-СН-СН2ОСОСН3 + CoA-SH (11.61) NHj NH*

при участии серии ацетилгпраисфераэы и затем взаимодействует с II»S с образованием цистеина и освобождением ацетата:

-оос-сн-сн2ососн3+ H2S — "00C-CH-CH2SH + Н+ + СН3С00 (11.62) NH3 NH*

Фермент, катализирующий это превращение, называется цист сип синтазой.

Метнопин образуется из гомолога цистеина — ю.ноцистеина — в результате метилирования последнего ?5-???????4??·])????.4????;????? (см. U 4.2). Образование гомоцистеина происходит с участием цистеина и гомосерпна, биосинтез которого описан схемой, приведенной в этом параграфе. Гомосерпн ацплируется с помощью юмосерин ацетилтрансферази пли юмосерин сущииилтраисферазы с использованием в качестве донора ацплыюго остатка соответствующих производных кофермента А в реакциях, аналогичных (IX. (31). Далее по реакции с цистеипом

-оос-сп-пьенжок + liscn.ciicpo- -+

I ?

Nil! Nil*

:??.63)

-ouc—си—см ,cn_>scn2c:iicou-

N11* N11*

149

(здесь R=CH3, CH2CH2CQO") образуется диаминодпкарбоновая кислота — цистатио-нин (149), играющая ключевую роль в метаболизме серосодержащих аминокислот. Процессы катализируются 0-ацетил- и О-сукцинилюлюсерин (тнол) линзами. ? пезу.пьтате ппоиесса

c-ch-ch2ch2sch2chcoo —*-ooc-ch-ch2ch2sh + nh* + сн3сососг

Щ |ц nh+ ШМ)

катализируемого цисташиопин-Р-лиазой, образуется гомоцистенп.

У животных, как уже говорилось в начале параграфа, цистеин и метионин являются незаменимыми аминокислотами и должны содержаться в достаточном количестве в продуктах питания. Существует, однако, путь превращения метио-нина в цистеин, который при не слишком интенсивном росте организма может обеспечить потребности организма животного в ци степ не за счет метионнна. Как уже говорилось в § 4.2, метионин используется в живых организмах как источник S-аденозилметионина — основного метилирующего реагента. Последний образуется по реакции (IV.14), катализируемой метионин адепозилтрапсферазой. После использования его в качестве донора метальной группы в одном из многочисленных процессов метилирования остается S-адепозплгомоцистенп, который гндро-лизуется аденозилюмоцистеиназой до аденозина и гомоцнстенна, а последний по реакции (IV.13) снова даст метионин. Однако часть гомоцнстенна может вступить во взаимодействие с серином по реакции

~ooc-chch2ch2sh + носн2сн—с00~ _

—- ~ooc-chch2ch2sch2ch-coo"

nh; nh3

катализируемой цистатионии-1)-синшазой с образованием цнстатнопина. Последний может гидролизоваться при действии фермента цистишионин ц-лиази по реакции

"ooc-chch2ch2sch2ch-coo" —— Щ nh3+

(П. 66)

—- ООС-ССН2СН3 + NH+ + HSCHjCH-COO-

'з

приводящей к образованию цистеина и о-кетобутирата.

Окислительная деструкция незаменимых аминокислот также проходит достаточно разнообразными путями. Обращение биосинтетического пути при этом используется существенно реже, чем в случае заменимых аминокислот. Как правило, деструкция начинается с превращения их в соответствующие а~ кетокислоты путем персампнировапия.

В случае треонина процесс начинается с дезамнпнровання треонина с образованием о-кетобутирата в результате действия треонин дегидратазы. За этим следует окислительное декарбокси