Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
на His-195". Этот процесс схематически показан на рис. 9.3. Во многом он
еще остается неясным; в частности, можно полагать, что существенное
значение имеют и некоторые другие группы, в первую очередь амидная группа
NAD, способная образовывать водородную связь с гистидином.
Было высказано предположение (однако доказательства его являются еще
фрагментарными), что у ряда разных дегидрогеназ NAD-связывающие участки
сходны; они образованы параллельными цепями складчатой структуры,
соединенными спиральными участками или петлями [529, 614]. На рис. 9.4
изображены NAD-связывающие участки двух дегидрогеназ (па такой же схеме,
как и ниже на рис. 10.12); указано также расположение NAD. Схема
коферментсвязывающего участка алко-гольдегидрогеназы из печени приведена
в работе [529]. Цепи [3-слоя (см. рис. 10.8) изображены в виде широких
плоских стрелок; они соединены друг с другом участками основной цепи,
изображенными в виде более узких лент, местами спиральных. NAD изображен
в виде цепочки фрагментов (N - никотинамид, R - рибоза, Р - фосфат, А -
аденин); субстрат обозначен буквой S.
В активном центре алкогольдегидрогеназы аденийовый конец NAD находится в
гидрофобном кармане, образованном остатками, относящимися к цепям ]ЗА,
J3B и ipD и к петле между цепями pD и аЕ; фосфат локализован в небольшом
углублении между петлями на концах цепей рА и рЕ; другой конец молекулы
NAD направлен в щель в сторону атома цинка активного центра.
Интересно отметить, что сходство трех рассмотренных ферментов
ограничивается структурами коферментсвязывающих участков, другие области
молекул совершенно различны. Различия видны также в характере
взаиморасположения четырех субъединиц у двух ферментов (рис. 9.4, Б) и в
пространственной ориентации молекул в различных субъединицах.
Свойства и распространенность. NAD+ восстанавливается многими субстратами
в присутствии соответствующих дегидро-
Кофакторы ферментов
671
"Q
Рис. 9.4. А. Сравнение конформаций коферментсвязывающих областей глице-
ральдегид-3-фосфат-дегидрогеназы (слева) и лактатдегидрогеназы (справа)
f614|. На схеме для лактатдегидрогеназы спиральные и складчатые структуры
обозначены в соответствии с принятой номенклатурой. Б. Сравнение типов
связывания субъединиц в глицеральдегид-3-фосфат-дегидрогеназе и лактат-
дегидрогеназе; N и А - никотинамидный н адениновый концы молекулы NAD.
геназ. NADP+ восстанавливается меньшим числом ферментов. Ферменты,
которые восстанавливают NAD+, обычно не восстанавливают NADP, и наоборот,
однако это наблюдается не всегда. К 1978 г. сложилась следующая ситуация:
было известно 154 фермента, которые функционировали только в присутствии
NAD, 98 ферментов, которые функционировали только в присутствии NADP, и
40 ферментов - в присутствии любого из коферментов (однако не обязательно
одинаково эффективно).
В отсутствие ферментов восстановленные формы коферментов не окисляются в
заметной степени кислородом, красителями (например, метиленовым синим)
или цитохромами, однако окисляются неферментативно рядом соединений,
например фенази-нами, порфиридинами и порфирексидами [4117]. При участии
672
Глава 9
соответствующих ферментов они могут быть окислены самыми: разными
соединениями: многие дегидрогеназы, которые восстанавливают NAD+ и NADP+,
окисляют (в результате обратной реакции) восстановленные формы
коферментов окисленными формами субстратов; кроме того, тридцать или
более ферментов подкласса КФ 1.6 катализируют окисление коферментов
различными более или менее специфическими акцепторами, в том числе
некоторыми дисульфидными соединениями, хинонами, цитохромами Ъь, с2, Р-
450 и (при некоторых условиях) с; ко-ферменты окисляются также Н2О2 в
присутствии специфических пероксидаз и красителями в присутствии
некоторых флавопро-теидов. Окисление NADPH за счет NAD+ катализируется
NAD (Р)+-трансгидрогеназой.
Многие из рассмотренных реакций являются, однако, второстепенными.
Главная функция рассматриваемых коферментов - это участие в дыхательном
процессе. В митохондриях окисление происходит главным образом за счет
убихинона и дыхательной цепи (см. рис. 9.21). Другая важная функция NAD -
участие в анаэробном брожении, в котором восстановление и окисление
происходят при действии различных дегидрогеназ.
Стабильность окисленных и восстановленных форм при сдвиге pH изменяется в
противоположных направлениях. Восстановленная форма крайне неустойчива в
кислых растворах, но относительно стабильна в щелочных, тогда как
окисленная форма весьма стабильна в кислых растворах, а в щелочных мало
устойчива [2880]. В нейтральном растворе восстановленная форма менее
стабильна, чем окисленная.
Оба кофермента широко распространены в живой природе. Глок и Мак-Лин
[1590] исследовали ряд тканей животных, используя специальные
энзимологические методы, которые (в отличие от метода восстановления,
гидросульфитом) позволяют определить истинные количества не расщепленных
на фрагменты молекул кофермента; их данные, полученные в опытах на
