Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
ферментов достигает примерно 80. Некоторые из них содержат в качестве
простетиче-ской группы рибофлавин-5'-фосфат (флавинмононуклеотид, FMN),
но у большинства ферментов эту функцию выполняет флавинадениндинуклеотид
(FAD). Структурные формулы указанных групп представлены на рис. 9.5.
Строение флавинаде-ниндинуклеотида в настоящее время подтверждено в
результате полного синтеза [785]; это был первый динуклеотид, который
удалось синтезировать.
Приведенные структурные формулы соответствуют окисленным формам, которые
представляют собой желтые флуоресцирующие вещества; спектры поглощения
этих веществ показаны:
ФлавинмононуклеотиЪ 0^
"С-N
N
V
V
t:-он
ОН ННННН /С-
(i н о i о Н /с=с\
ннн / чсН
НС СН
X-с сн, Чсн,
флавина^нвФИан^ыеотиЬ
Оч
Чг-N
/ ч
N С-ОН
ОН ОН ННННН X-С
I I I N11/ Ч
CH-O-P-O-P-O-C-C-C-C-C-N N
II II I I I I I V-4
о О Н О О О Н Щ-С
ннн
/
"V
сн.
\
:<т
"\
СНз
Рис. 9.5. Структура флавиновых простетических групп.
см3/моль
678
Глава 9
¦4-W7
С
А 00
Длина волны, нм
500
Рис. 9.6. Спектры поглощения окисленной формы флавиномо-нонуклеотида
(FMN) и фла-винадениндинуклеотида (FAD).
300
на рис. 9.6. Флавиннуклеотиды очень легко восстанавливаются до лейкоформ
химическими восстановителями и после восстановления теряют свой желтый
цвет и способность к флуоресценции (исчезает полоса поглощения при 450
нм). При восстановлении два водородных атома присоединяются к хиноидной
структуре в изоаллоксазиновом ядре, как показано на рис. 9.7. Поскольку,
однако, легко происходит таутомерное превращение
приведенные структуры можно изобразить по-разному.
Флавины связываются с рядом разных специфических белков (апоферментов) с
образованием флавопротеидных ферментов; при этом обычно с каждой
субъединицей фермента связывается одна молекула флавина. Как правило,
молекулы флави-на связываются с апоферментом прочно и специфически, хотя
ОН
О Н
-C=N-
-С-N-,
Отеленная форма Восстановленная форма
Н-О
X-N.
\
X=N
Рис. 9.7. Два состояния флавино-вых групп.
Кофакторы ферментов
679
иногда (например, в случае оксидазы D-аминокислот) может происходить
частичная диссоциация флавина из комплекса с белком.
Катализ окислительно-восстановительных реакций флаво-протеидами
обусловлен последовательным окислением и восстановлением их флавиновых
групп. Однако iFAD отличается от NAD (который также претерпевает
последовательное окисление и восстановление) тем, что завершает свой
окислительно-восстановительный цикл, будучи связан с одним и тем же
ферментным белком, в то время как NAD восстанавливается на одном
ферменте, а окисляется на другом. NAD является, следовательно,
межферментным окислительно-восстановительным переносчиком типа (a), a FAD
- внутриферментным окислительно-восстановительным переносчиком типа (б).
Свойства флавина сильно изменяются в результате связывания с ферментом. В
большинстве случаев спектр поглощения связанного с белком флавина слабо
отличается от того, который приведен на рис. 9.6, однако незначительные
изменения все же могут иметь место. Спектры же флуоресценции связанного с
белком и свободного флавина могут существенно различаться. В то время как
свободные флавины сильно флуоресцируют в окисленном состоянии и не
флуоресцируют в восстановленном, многие флавопротеиды совсем не
флуоресцируют в окисленном состоянии, а очень немногие флуоресцируют
весьма слабо (интенсивность их флуоресценции составляет 1-2% по сравнению
с интенсивностью флуоресценции свободного FMN). Известен только один
флавопротеид - дигидролипоамид-дегидрогеназа (NAD+) (КФ 1.6.4.3),
флуоресценция которого в окисленном состоянии приближается к таковой для
свободных флавинов. С другой стороны, известно небольшое число
флавопротеидов, которые в отличие от свободных флавинов флуоресцируют
только в восстановленном состоянии (интенсивность их флуоресценции
достигает 10% таковой для FMN) [1533]. Способность к флуоресценции не
коррелирует ни с каким другим свойством флавопротеидов.
Белковая часть флавопротеидного фермента определяет как механизм, так и
специфичность катализируемой реакции. Она выполняет ряд важных функций, в
частности формирует суб-стратсвязывающий участок, который ответствен за
активацию субстрата и высокую субстратную специфичность фермента. Во
многих случаях с апоферментом связаны атомы металла (например, Fe, Мо,
Си), которые могут участвовать в каталитическом процессе, обеспечивая
ферменту возможность реагировать с такими соединениями, которые не
взаимодействуют со свободными флавинами (такова, например, роль атомов
молибдена в восстановлении нитрата). Белок оказывает также
стабилизирующее действие на некоторые полувосстановленные фор-
"80
Глава 9
мы флавина, в том числе семихиноны, которые играют важную роль в
некоторых катализируемых реакциях. Такие формы легко наблюдать у
флавопротеидов и значительно труднее у свобод-яых флавинов.
Наконец, белковая часть определяет специфичность флавиновой группы в
