Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
однако механизм его функционирования не вполне ясен. При обсуждении
механизма действия алкогольдегидрогеназ Грей [1637, с. 115-117]
предположил, что гидроксильная группа спирта занимает место одного из
лигандов металла и что на этой стадии она теряет протон. Дальнейшее
превращение можно представить следующей схемой
Некоторые дегидрогеназы катализируют вторичные реакции. Отметим, что в
ряде случаев (например, при действии ферментов КФ 1.1.1.22, 1.1.1.23,
1.1.1.34, 1.1.1.88) дегидрогеназы катализируют две последовательные
реакции дегидрирования, используя две молекулы NAD(P). Это
свидетельствует о том, что продукты, как и исходные субстраты, отвечают
требованиям специфичности ферментов, что само по себе не является
неожиданным, поскольку для обратного направления первичных реакций их
продукты выступают в качестве субстратов и, следовательно, связываются с
активными центрами. Аналогичная ситуация наблюдается также в случае
ксантиноксидазы (КФ 1.2.3.2), которая окисляет гипоксантин до ксантина, а
затем ксантин до мочевой кислоты; на каждой стадии происходит
двухэквивалентное окисление. Еще одной характерной чертой
функционирования ферментов КФ 1.1.1.34 и 1.1.1.88 является сопряжение
про-
[1637]:
н
'+ О
CONHj ^ Zn- 0='
,со№: (7.13)
R
'N
R
Механизм действия ферментов
421
цесса окисления с ацилированием СоА. Согласно предполагаемому механизму,
сначала мевалонат окисляется до мевальдата,. при этом его альдегидная
группа взаимодействует с сульфгид-рильной группой фермента с образованием
полумеркапталя; на второй стадии последний окисляется, а продукт затем
переносится от -SH-группы фермента на -SH-группу СоА [1637].
Среди других вторичных реакций следует отметить реакции присоединения или
образования молекул воды. Например, альдегиды легко образуют гидраты или
соединения с -SH-rpynna-ми; весьма вероятно, что окисление альдегидов
ферментами подкласса КФ 1.2.1 происходит либо после их гидратации
R
\ / С
/ \ но о
н
\
-2Н =
с=о
/ (7-14)
>:Н НО
либо после образования полумеркапталя (в результате взаимодействия с -SH-
группой фермента или СоА)
R Н
I/
С
Ч
о
SH
I
Е
R Н
I/
С
ЧОН
R
I
с=о
-2Н =
К.
I . ' с=о
= он
(7.15)
SH
I
Е
Можно отметить близкое сходство этого процесса с окислением спирта
\
/ \
,:н
- 2Н =
с=о
(7.16)
он
При окислении аминокислот ферментами подгрупп КФ 1.4.1 и 1.4.3 в качестве
первичного продукта, вероятно, образуются иминокислоты
\
-2Н =
C=NH,
(7.17)
NH
Н;
а далее при участии воды образуются аммиак и кетокислота.
Окисление малата или изоцитрата соответствующими дегидрогеназами может
сопровождаться декарбоксилированием. В то время как малатдегидрогеназа
(КФ 1.1.1.37) просто окисляет
42 2
Глава 7
свой субстрат до оксалоацетата, малатдегидрогеназы (КФ 1.1.1.38, 1.1.1.39
и 1.1.1.40) окисляют малат до пирувата и С02. Подобным образом обе
изоцитратдегидрогеназы, КФ 1.1.1.41 и 1.1.1.42, окисляют изоцитрат до 2-
оксоглутарата и С02. Для процесса декарбоксилирования (но не для
окисления) необходимы Мп или Mg. Еще не ясно, протекают ли эти реакции в
две стадии (т. е. сначала дегидрирование до 2-оксокислоты, а затем
декарбоксилирование) или же процесс осуществляется в одну стадию.
Рассматриваемые ферменты различаются своим "отношением" к соответствующим
2-оксокислотам; ферменты КФ 1.1.1.38 и 1.1.1.40 в присутствии Мп
декарбоксилируют окса-лоацетат с образованием пирувата и С02 (это
указывает на наличие двух отдельных стадий), в то время как фермент КФ
1.1.1.39 в этих условиях не способен катализировать декарбоксилирование.
Аналогично фермент КФ 1.1.1.42 в отличие от фермента КФ 1.1.1.41
декарбоксилирует оксалосукцинат.
Для случая, когда в результате первой стадии в качестве интермедиата
образуется оксокислота, участие металла в декар-боксилировании можно
представить в виде следующей схемы:
При присоединении водородного иона к "нижнему" кислороду образуется
енольная форма пирувата.
Большое внимание исследователей привлекла глицеральде-
гидфосфатдегидрогеназа (КФ 1.2.1.12), поскольку она участвует в
окислительном фосфорилировании (т. е. играет важную роль в
биоэнергетике), сопрягая окисление альдегидной группы с фосфорилированием
продукта, в результате чего образуется "богатый энергией"
карбоксилфосфатный ангидрид. Уравнение суммарной реакции имеет вид
Механизм этой реакции (обоснование его дано на с. 121-124 работы [1637])
имеет много общего с механизмом реакций, катализируемых ферментом КФ
1.1.1.88 (в последнем случае роль СоА играет фосфат), и с механизмом
(7.15) (здесь К = = СН0НСН20Н2Р03). В активном центре фермента находится
сульфгидрильная группа, с которой взаимодействует субстрат;
о=с-сг
о=с-сг
с=о
С-О-
II
(7.18)
со
СН20-Н2Р03 + NAD+ = СНОН +NADH + H+. (7.19)
+ Н3Р04 С0 0Н2Р03
СНО
Механизм действия ферментов
423
при окислении альдегидной группы образуется тиоэфир. Он является, однако,
относительно стабильным, и в отсутствие фосфата дальнейших превращений
