Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
реакциях,
NHi
С
N
С- СН2 - N С - CHj
ОН ОН
н3с - С
сн
НС С - СНг - СНг-О-Р-0-P-OH
\
S
Рис. 9.32. Структура тиаминдифосфата.
Кофакторы ферментов
731
связанных с превращениями пирувата, в результате декарбокси-лирования
образуется присоединенный к кофактору остаток "активного ацетальдегида".
Строение промежуточного соединения было однозначно установлено в работах
[2014, 2585]. Местом присоединения активного ацетальдегида оказался
реакционноспособный атом С между атомами S и N в тиазоловом кольце.
Вначале происходит присоединение пирувата, как это схематически
изображено ниже (показана лишь та часть тиазо-лового кольца молекулы
тиамина, к которой присоединяется пируват):
-Й- но -fill I II
сн,.со + н-с = сн3.с-с I \/ I \/
СООН S СООН S
Образовавшееся соединение претерпевает быстрое декарбок-•силирование:
НО -N- НО -N-
I II I II
сн,.с-с = сн3.с-с
3 I \ / Н \ / + со2
соон s S
В результате образуется а-гидроксиэтилтиаминдифосфат, который и является
соединением, содержащим остаток "активного ацетальдегида".
Судьба этого соединения зависит от природы фермента. Декарбоксилаза
катализирует его прямой распад с образованием ацетальдегида; в случае
пируватдегидрогеназы (оксидазная система) вначале происходит окисление
липоатом до ацетильного производного (помимо липоата в качестве
акцепторов могут выступать также и некоторые другие соединения, например
феррицианид или индофенол), а затем перенос ацетильной группы на
восстановленный липоат.
Другие ферменты, действующие на 2-оксокислоты, например 2-
оксоглутаратдегидрогеназа, вероятно, имеют аналогичный механизм действия;
тиаминдифосфат выступает в этом случае как переносчик более сложных
групп. Было показано, что транскето-лаза (КФ 2.2.1.1), переносящая
гликольальдегидную группу от седогептулозо-7-фосфата на глицеральдегид-3-
фосфат, образует промежуточное соединение, представляющее собой, как
полагают, а,р-дигидроксиэтилтиаминдифосфат [2016].
Глава 10
Структура ферментов
В энзимологии одним из наиболее интересных и трудноразрешимых является
вопрос о том, каким образом молекулярная структура ферментов обеспечивает
их необыкновенно высокую каталитическую активность и специфичность.
Издавна считали, что получить ответ на этот вопрос практически
невозможно, поскольку определение полной химической и геометрической
(трехмерной) структуры молекулы фермента представлялось чрезвычайно
трудной задачей.
До последнего времени о структуре ферментов судили на основании косвенных
данных. Результаты всесторонних исследований показали, что если не
считать тех немногих ферментов, которые содержат особые простетические
группы, то все ферменты состоят из таких же аминокислот, из которых
построены обычные белки, так что их каталитическая активность обусловлена
особенностями структуры, определяемой расположением различных
аминокислот. Молекулярные массы ферментов чаще всего определяли
физическими методами; есть указания на то, что молекулы ферментов по
форме обычно близки к сферам или эллипсам. Согласно результатам
кинетических исследований, в ферментах имеются определенные
субстратсвязывающие участки; число их на молекулу невелико - чаще всего
это один или два участка. Феномен специфичности свидетельствует о том,
что субстратсвязывающий участок по овоей структуре комплементарен
субстрату и что связывание субстрата обусловлено наличием в этом участке
групп, способных образовывать водородные связи и расположенных так, что
они могут взаимодействовать с соответствующими группами субстрата.
Результаты опытов, в Которых исследовали действие некоторых специфических
химических реагентов на ферменты, позволили составить представление о
природе химических групп, участвующих в катализе, а результаты,
полученные при использовании меченных изотопами субстратов, в ряде
случаев позволили высказать предположение об отдельных этапах
ферментативного процесса.
•На основании этих отрывочных сведений удалось построить вероятные схем^я
механизма действия ряда ферментов, но эти
Структура ферментов
733
схемы оставались весьма гипотетическими и неполными, а точ-н'ый механизм
действия ферментов и природа каталитической активности были до конца
неясными.
Однако приблизительно с 1965 г., когда -началось стремительное накопление
данных о химической и физической структуре ферментов, ситуация в корне
изменилась. Была определена не только полная аминокислотная
последовательность, но и трехмерная структура, положение различных
химических-групп, форма активных центров ряда ферментов, а также
установлено, каким образом субстрат соединяется с ферментом.
Успехи последних лет следует отнести в основном на счет двух главных
достижений: одного в области химии, другого - физики.
Первое из достижений основывалось на применении к изучению ферментов
методов определения аминокислотной последовательности полипептидов и
белков, разработанных Сэнгером ,[4065]. В основе метода лежит гидролиз
