рагндрофолиевая кислота имеет следующее строение: ОН н

if Н ОН

Я/' 4 ЧУ 5 \c-CH2-N-/ ^-C-N—С-СНз-СНо

/

Н б

С2 , С 7 сн

jo ^-'/

Н СООН Ct OFi

h,n/ 4n//

н

Атомы N-5 и N-10 принимают участие в переносе одноуглерод-ных групп. Реакция, катализируемая серингидроксиметилтраис-феразой, протекает следующим образом:

192

но-сн..—нс-соон I

nh2 сернк

Н

i

Л',

10

* ;с—сн2—N-, сн. н

к-

Си 2

I

NH2

СООН

/

/ \

Н- !

тетрагнлро^олат

-сн*х

-ch,-n-

¦ СН,

N>, Мв-метилеитетрагндрофолат

Этот фермент относится к иирщш^ьт^ при оп-

тимальной энзнматической активности в нем содержится (L мо-лекул пиридоксальфосфата.

Другим источником синтеза глицина в нервной системе является глиоксиловая кислота, однако вклад се в синтез глицина in vTvo не может быть значительным, так как уровень этой кислоты в мозгу низок. Реакция трансаминирования между глиоксиловой кислотой и глутаминовои (или глутамином) обнаружена в головном мозгу (рис. 31). Эта реакция катализируется

Глюкоза

Гликолиз

Г

3-ф-глицериновая *-та

| риновая к-та

3-ф-гидрокси- с?-глицерат—«*2-ср- глице пируват 1 ™

Глутамат-^ а-Кгл.-J

X п Пируза

Z.-3-ф-сермн

Гидрокскпирузат

Алании

СЕРИИ

1 ФНЧ _

ct-Кгл Глутамат

ГЛИЦИН

Глноксилат

белки

Гуанидин- Глутатион уксусная к-та

Креатин

Рис. 31. Реакции глицина в ЦНС 1 — серннгндрокснметилтрансфераза; 2 — глицинамиио-трансфераза.

гл^г^^минотрансфеЕашй (КФ 2.6.1.4) с предпочтительным исполь^внием "глутамата в качестве донора аминогрупп, Однако, как указывалось, главным источником для синтеза

13 Зак 57

193

глицина в нервной ткани является серии. Серии образуется из глюкозы через фосфорилированный и нефосфорилированнын путь (см. рис. 31). В мозгу преобладает фосфорилированный путь образования серина из глюкозы — через 3-фосфоглицерп-новую кислоту и 3-фосфосернн.

Катаболизму глицина в нервной ткани посвящено большое количество исследований. В настоящее время доказано, что существует по меньшей мере три пути катаболизма глицина в ЦНС. Прежде всего, превращение серии «-> глицин легко обратимо в ткани мозга, и еерингидроксиметилтрансфераза может выступать в качестве энзима деградации глицина.

Кроме 'того, в ЦНС представлены оксидазы аминокислот (КФ 1.4.3.2, 1.4.3.3.), которые могут использовать в качестве субстрата наряду с другими аминокислотами глицин:

сн2-соон + о., + НоО > i iq-соон + nh3 + н«о,. I н

NH, О

В настоящее время убедительно показано, что в головном мозгу присутствует третья система распада глицина, предложенная ранее для других тканей животного организма. Это расщепление глицина на одноуглеродные фрагменты, в котором принимает участие сложная ферментная система, состоящая из 4-х различных белков, протекает по схеме

ch2nh2cooh+ТГФ - СН2 - ТГФ + С02 + nh;! си.-ТГФ -* С02 + ТГФ.

Таким образом, глицин распадается на метилентетрагидрофо-лат, углекислый газ и аммиак, затем происходит окисление ме-тилен-ТГФ с образованием С02— окончательного продукта распада глицина. В ЦНС глицин-расщепляющая система, а также еерингидроксиметилтрансфераза локализуются преимущественно в митохондриях. Обе эти системы представляют собой основной механизм образования пула одноуглеродных фрагментов в головном мозгу.

Серусодержащие аминокислоты

УЦ и с т а т и о н и н) является продуктом конденсации гомоци-стеина и серинаг фермент, участвующий в этом процессе, — цн-статионинсинтетаза. Цистатионин является промежуточным продуктом в метаболизме таких серусодержащих аминокислот, как метионин, цистеин и таурин, что представлено на схеме (Dunn, Bondy, 1974) (см. с. 195).

У человека высокие концентрации цистатионина обнаружены в мозгу и гораздо меньшие в других тканях. Интересно отметить, что мозг человека содержит значительно более высокие концентрации цистатионина, чем мозг животных. Концентрация цистатионина в мозгу человека повышается в процессе развития,

194

в мозгу крыс, наоборот, снижается. Биологическая роль циста-\ тионина полностью не выяснена. При некоторых психических заболеваниях, а также при действии нейротоксинов содержание цистатионина в цозгу резко возрастает. В то же время у некоторых умственно отсталых больных с врожденными нарушениями обмена серусодержащих аминокислот содержание цистатионина в мозгу было чрезвычайно низким. Содержание цистатионина выше в белом веществе, чем в сером, и он является

АТФ м/' . ' "-"-СНз

с н3- s-C н2)г h(n\\2)С оон -i* s

метионин

серии

HOOc-CH(T>3H2)CHaCHrs-CH2CH(j\;ii2)(4)OH^

HS-CHjCl I2Cl ](NH2)OOOJ I

гсиоцистеин

цистатионин /

шсигснгсн(1мнг)соан

гомосерки

hs-ch2ch(NH2)cooh цистеин

i 7А-Л'.

s-ch2ch(nh2)cooh s-ch2ch(nh,)cooh

циглеин дигулыроксид цисталлин ДиГ.уЛьфОКСИД

HS03CH;CH(NH2)COOIi

цистеиковая молота

H:NCH2CI!:S03H

таурин

со,

промежуточным метаболитом в обмене серы, важным для синтеза таурина, сульфатидов и сульфатированных мукополисаха-ридоь_____

_Таур!ян)обнаружен в высоких концентрациях в нервной системе ""беспозвоночных и позвоночных животных. Высокие концентрации таурина обнаружены в мозгу эмбрионов, а также в ранний период постэмбрионального развития. Так, у мышей в первые дни жизни концентрация таурина выше, чем концентрация компонентов системы глутаминовои кислоты, в 3 раза, у взрослых животных величина этого отношения уменьшается до 0,8. Биологическое значение замены таурина на глутамат в пуле аминокислот мозга в процессе развития обсуждается в литера» туре, хотя еще остается неясным. Роль таурина в головном

13*

195

мозгу также еще окончательно не ясна. В последние годы по-явились доказательства участия этой аминокислоты в синаптической трансмиссии.

7.3. НЕЙРОТРАНСМИТТЕРНАЯ РОЛЬ АМИНОКИСЛОТ

Участие аминокислот в синаптической передаче привлекает особое внимание исследователей. В настоящее время убедительно доказано, что^ГАМК и глицин являются ингибиторными трансмиттерами в ЦЯСГ— глицин главным образом в спинном йбзгу, а" ГАМК'^з опийном мозгу ив высших центрах. Появилось много'Доказательств того, что таджн, также является ин-гибиторным, трансмитте?<ж^_ ДЙС- ТТризнано, что глутамат и аспартат действуют как возбудительные трансмиттеры. В настоящее время список аминокислот, участвующих в синаптической передаче, постоянно увеличивается; например, появляются данные о трансмиттерной роли пролина и других аминокислот. Подробнее нейротрапсмиттерная роль аминокислот рассмотрена в гл. 8.

7.4. КОМПАРТМЕНТАЛИЗАЦИЯ ОБМЕНА АМИНОКИСЛОТ

Многочисленные исследования показали, что аминокислоты распространены в мозгу не равномерно, а находятся в определенных пулах (компартментах), которые различаются скоростями оборота. Наличием таких метаболических компартментов определяется в значительной мере полифункциональная роль аминокислот. Эти компартменты появляются в процессе развития мозга и отражают тот факт, что плазматические мембраны и мембраны субклеточных органелл не легко проницаемы для многих метаболитов. Компартментализация может встречаться между клетками или межд