|
|
Основы биохимии. Том 2переносчик Ci-групп. Фолат восстанавливается в форму кофермента (тетрагидрофолат) в реакции, катализируемой дигидрофолат-ре-дуктазой. Фермент из бактериальных источников, по-видимому, имеет Л1~15 000—18000, а из печени млекопитающих (бык) ?? 22 000. Кофактором обоих ферментов является NADPH. L-серин -j- тетрагидрофолат глицин -f- №>10-метилентетрагидрофолат ? ?2? О ? СООН II I I С—?—сн—сн2—сн2—соон он ? гпетрагиЭрофолиевая кислота 23—1358 890 III МЕТАБОЛИЗМ В последующих превращениях участвуют атомы азота в 5- и 10-положениях. При образовании глицина схема реакции следующая: СН, I 2 ? серии + .НС—СН,—?— —- глицин + Н ^СН2 тетрагиВрофолат N5,lc- метилентетрагийрофолагп ^активный формальйегиВ) По-видимому, перед переносом ?-углерода серина на тетрагидро-фолат HiN-rpynna аминокислоты связывается в активном центре с пиридоксальфосфатом в виде шиффова основания; после переноса одноуглеродного фрагмента происходит гидролиз шиффова основания, в результате освобождается глицин. ?5· 10-метилентетрагидро-фолиевая кислота может окисляться NADP+ с образованием N5,10-метенилтетрагидрофолата; реакция катализируется ?5· 10-метилен-тетрагидрофолат-дегидрогеназой. NADP* мегпиленгпетрагиЭро-фолат СН -метенил тетрагиВро-фопагг. При гидролизе ?5· 10-метенилтетрагидрофолата образуется N10-формилтетрагидрофолат, который является донором формильной группы во многих реакциях биосинтеза. Обратимая реакция гидролиза катализируется ?5· 10-метенилтетрагидрофолатциклогидрола-зой. Ы10-Формилтетрагидрофолат может образоваться также непосредственно из муравьиной кислоты за счет гидролиза АТР в реакции, катализируемой формилтетрагидрофолат-синтетазой: ? сн=о I I НСООН + АТР + — СН,—N--> —СН,—?— + ADP -j- ?, ?? " ю Фермент, катализирующий эту реакцию, обнаружен в печени голубя, в эритроцитах человека, а также у микроорганизмов. Эта реакция объясняет, каким образом углерод введенной в организм Н14СООН появляется в соединениях, образующихся нз Ы10-формил-тетрагидрофолата. 21. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. II 891 Н4-фо|тат + серин формиминоглицин формиминогпутаминовая кисло- глицин Ч У N -формимино-Н^-фопат Ns- метил-Н4-фопат ?5·10- мети ленНгфолат НСНО + Н4-фолат формилглутаммвиав кислот» ?,0-???«?.?-?,-????8]? ; ли» АТР формиат- Н,- фолат Рис. 21.2. Взаимоотношения между различными Сгпроизводными тетрагидрофо-лиевой (Н4-фолат) кислоты. / — формиминоглицин-формимино-трансфераза; 2 — формиминоглутамат-формимино-трансфераза; 3 — М5-формиминотетрагидрофолат-циклодезаминаза; 4 — Ы5-формилтетрагидрофолат-изомераза (циклодегидраза); 5 — формилглутамат-формилтрансфераза; 6 — формилтетрагидрофолат-синтетаза; 7 — №°-формилтетрагидрофолат-деацилаза; 8 — №'10-метеиилтетрагидрофолат-циклогидролаза; 9 — Ы5-формилтетрагидрофолат-изомераза; 10 — №-10-метилен-тетрагидрофолат-дегидрогеназа; 11 — №10-метилентетрагидрофолат-редуктаза; 12 — L-серин-трансоксиметилаза. В некоторых реакциях формильная группа переносится непосредственно от метаболита в №-<положение тетрагидрофолиевой кислоты. В таких случаях должна осуществляться требующая АТР вторая реакция, приводящая к образованию №¦ 10-метилтетрагид-рофолиевой кислоты, которая затем либо превращается в ?10-???-иэводное, либо восстанавливается в №¦ 10-метиленпроизводное. В ограниченном числе случаев тетрагидрофолиевая кислота может акцептировать формимидоильную группу —CH = NH по №-положе-нию. Образующееся №-форминпроизводное при действии цикло-деаминазы превращается в ?5· '"-метенилпроизводное, которое используется далее по известным путям. Таким образом, тетрагидрофолат служит переносчиком одноуглеродных единиц, находящихся На трех уровнях окисления, а именно —СН3, —СН2ОН и —СНО (соответствующих метанолу, формальдегиду и муравьиной кислоте), а также формимидоильной группы —CH=NH. Взаимоотношения между Ci-производными тетрагидрофолиевой кислоты приведены на рис. 21.2. Три из числа рассмотренных выше ферментов, а именно N10-формилтетрагидрофолат-синтетаза, ?5· 10-метилентетрагидрофолат-дегидрогеназа и ?5· 10-метилентетрагидрофолат-циклогидролаза мо- 23* 892 III. МЕТАБОЛИЗМ гут быть выделены в индивидуальном состоянии из бактериальных источников. Однако показано, что в печени овцы эти три фермент-состоит из двух, по-видимому, идентичных субъедиииц. Предпола-ные активности принадлежат одному белку; "он имеет ? 213 000 и /ается, что у дрожжей эти три ферментные активности также принадлежат одному структурному комплексу, поскольку мутации приводят либо к утрате, либо сильному снижению всех трех видов активности. Другой ферментный комплекс был выделен из печени свиньи; он состоит из субъединиц одного типа и, по-видимому, катализирует две реакции: перенос формиминогруппы с формиминоглутамата (рис. 21.2, реакция 2) и формнминотетрагидрофолат-циклодезами-назную реакцию (рис. 21.2, реакция 3). Как было отмечено выше (разд .21.4.28), первичным источником одноуглеродных единиц является серии (см. реакцию, катализируемую серин-трансоксиметнлазон, разд. 21.4.27). В печени крысы этот фермент распределен примерно поровну (в виде соответствующих изоферментов) между митохондриями и цитозолем. Фолат ' итетрагидрофолат находятся как в митохондриях, так и в цитозо-~ле, однако переноса фолата через внутреннюю мембрану митохондрий, по-видимому, не происходит. В то же время глицин и серии, ¦вероятно, легко транспортируются через эту мембрану. Поскольку -серин-трансоксиметнл — трансферазы митохондрий и цитозоля ка-'талнзируют перенос одноуглеродных единиц, было высказано' предположение, что они обеспечивают перенос этих единиц через внутреннюю митохондриальную мембрану, создавая челночный меха--'низм переноса. Его можно сопоставить с другими челночными механизмами переноса через внутреннюю митохондриальную мембра-1ну, например с механизмом переноса восстанавливающих эквивалентов, осуществляемым цитоплазматическим и митохондриальным ¦ пзоферментами малатдегидрогеназы. " Тесное переплетение метаболических реакций, в которых участвуют производные тетрагидрофолиевой кислоты (рис. 21.2), осуществляется также в ряде других рассматриваемых ниже метаболических процессов и в ходе метаболизма пуринов и пиримидинов -(пь 24); это свидетельствует о биологической важности фермента •дигидрофолат-редуктазы. Активность этого фермента является определяющим фактором, обеспечивающим образование достаточных г-количеств ключевого носителя одноуглеродных единиц — тетрагид- ¦рофолиевой кислоты. В связи с этим важным обстоятельством является сильное и специфическое конкурентное ингибирование этого фермента структурными аналогами его субстрата (дигидрофолие-вая кислота); эти ингибиторы образуют группу антагонистов фолиевой кислоты (антифолиевые агенты), которая находит применение в клинике для ограничения быстрой пролиферации определен- -ных типов опухолевых клеток (разд. 8.6). 21. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. I] 893 21.4.2.9. Происхождение метильных групп Метиленовая группа ?5· 10-метилентетрагидрофолата является источником метильных групп при синтезе как метионина, так и ти-мина. Восстановление ?5· 10-метилентетрагидрофолата катализируется флавопротеидом — ?5· 10-метилентетрагидрофолат-редуктазой (реакция И, рис. 21.2) №>10-метилентетрагидрофолат -f- NADH + H+ -t > ч " №-метилтетрагидрофолат -(- NAD+ Образование №-метилтетрагидрофолата в приведенной выше реакции обеспечивает путь образования de novo метильных групп не только метионина и тимина, но также и ряда других соединений, например ходина, саркозина и диметилглицина. При синтезе этих соединений происходит перенос метильной группы от №~ме-тилтетрагидрофолата. Роль кобамида и механизм этого трансметилирования рассмотрены в гл. 50 (см. витамин Bi2). 21.4.2.10. Переметилирование Перенос метильной группы метионина на соответствующие акцепторы в ходе реакции, называемой трансметилированием, имеет важное метаболическое значение. При деметилировании метионина образуется гомоцистеин. Активной формой метионина, которая функционирует в реакциях метилирования, является S-аденозил-метионин t-меши-онйн + АТР HX-S сн + РР4 + Р» он он g-вЭеноэилметионин — сульфониевая форма метионина, свободная энергия расщепления которой сравнима со свободной энергией гидролиза АТР. Синтез S-аденозилметионииа катализируется метионин-аденозилтранс-феразой, широко распространенным ферментом, который был выделен в очищенном виде из печени. Эта синтетическая реакция 894 III. МЕТАБОЛИЗМ уникальна для биологических систем, поскольку она является единственной известной реакцией, в результате которой освобождаются все три фосфата АТР (в виде фосфата и пирофосфата). Детальный химический механизм реакции не выяснен. Соответствующими специфическими метилтрансфе разами (метилфе разами) метильная группа S-аденозилметионина может быть перенесена, например, на гуанидиноуксусную кислоту с образованием креатина, на фосфа-тидилэтаноламин с образованием фосфатидилхолина или на амид никотиновой кислоты с образованием ?'-метилникотинамида (гл. 50). В каждом случае другим продуктом, образующимся из S-аденозилметионина, является S-аденозил-l-гомоцистеин, который далее расщепляется на аденозин и гомоцистеин (рис. 23.3). У растений (которые способны образовывать гомоцистеин de novo) метионин синтезируется путем метилирования гомоцистеина за счет метильных групп, образующихся de novo. У животных может осуществляться следующий путь образования метионина. Холин, освобождающийся из фосфатидилхолина, окисляется в две стадии до бетаина; затем происходит трансметилирование на гомоцистеин с образованием метионина: + FAD + NAD+ (CH3)8N—СН2—СНаОН -* (CH3)3N—CH2—СНО -> холин бетаинальдегид -- (CH3)3N-CH2-COO- (1) бетаин NHa + I (CH3)3N—СН2—СОО- + HS—СН2—СН2—СН—СООН -*¦ бетаин гомоцистеин NH2 -у (CH3)2N—СН2—СООН + Н3С—S—СН2—СН2—сн—соон (2) диметилглицин метионин Если держать крыс на диете, лишенной метионина, но добавлять к ней гомоцистеин (в виде гомоцистина), то в результате осуществления приведенны |
< 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] |