Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
присутствии АТР, глутамата и Mg, но в отсутствие аммиака фермент образует
комплекс, содержащий глутамат, ADP и фосфат; в присутствии аммиака из
этого комплекса образуются глутамин, ADP, фосфат и освобождается
свободный фермент. Для связывания ферментом глутамата необходим АТР, а в
случае обратной реакции для связывания глутамина необходим ADP [2608].
При использовании глутамата, меченного 180 по карбоксильной группе,
наблюдается включение 180 в образующийся фосфат [514], что указывает на
образование в качестве интермедиата глутамилфосфата. Отсюда следует, что
в ходе реакции происходит образование четверного комплекса
0 О" о- О- о
, II I \+/ II
Ad-Р-О-Р-0- • Р- • О" • С- • NH3,
1 I I I
О- О- О- сн2
R'
где R'-боковая группа глутамата.
Интересно сопоставить эти представления с теми, которые Хартман и Буханан
[1807] предложили для фосфорибозилгли-цинамид-синтетазы (КФ 6.3.4.13).
Собственно синтетазная стадия осуществляется в пределах четверного
комплекса, содержащего все субстраты и фермент. Реакция, рассматриваемая
6*
476
Глава 7
как сочетанная атака, может быть представлена следующим об-
где Ad - аденозин, R - фосфорибозильная группа. Электро-фильная атака
карбоксильной группы фосфатом АТР облегчает нуклеофильную атаку,
осуществляемую аминогруппой фосфо-рибозиламина, что приводит к линейному
смещению электронов с образованием связи СО-NH и одновременным
расщеплением связи ADP - Р\. Хартман и Буханан предполагают, что этот
механизм может быть весьма распространенным; Линен и др. {2900]
рассмотрели под этим углом зрения действие метилкро-тонил-СоА-
карбоксилазы (КФ 6.4.1.4). В этом случае роль R.NH2 в приведенной выше
схеме может, очевидно, играть связанный с ферментом биотин.
В связи с изучением глутаминсинтетазы из мозга особый интерес
представляет новый метод, предложенный Гассом и Майстером [1503]; в
отсутствие рентгеноструктурных данных о строении активного центра этот
метод позволяет, говоря словами авторов, "описать активный центр
математически". С помощью ЭВМ, используя специальную программу, они
проанализировали большое число данных по стереоспецифичности, проявляемой
ферментом по отношению ко многим субстратам, аналогам субстратов и
ингибиторам, с учетом известных данных о размерах и конфигурации
соответствующих молекул. В результате авторы смогли охарактеризовать
относительные положения и ориентацию субстратов в активном комплексе и
групп фермента, взаимодействующих с ними. Они приводят много
стереодиаграмм, которые позволяют понять ряд свойств фермента и механизм
реакции. Глутамат удерживается в активном центре в вытянутой конфигурации
в результате взаимодействия групп фермента с а- и уСООН- и а-ИНг-группами
субстрата; а-водо-родный атом глутамата направлен в сторону окружающего
раствора. В активном центре имеется особый (по-видимому, гидрофобный)
связывающий участок для незаряженного NH3, последний локализован около
уСООН-группы и концевого фосфата АТР. Этот фосфат удерживается между ADP
и уСООН-груп-пой; его не удается "вписать" в исходную комбинацию
компонентов, но он очень хорошо "вписывается" в структуру промежуточного
активированного состояния. Результаты анализа позволяют высказать
предположения о скорости реакции и согласуются с гипотезой об образовании
четверного комплекса.
разом:
О O' O' О' О №+
Механизм действия ферментов
477
Для установления природы групп активного центра, связывающих субстрат,
необходима информация об аминокислотной последовательности пептидной цепи
и ее укладке.
Промежуточные комплексы, включающие все реактанты, образуются также в тех
случаях, когда фермент содержит про-стетическую группу, которая связывает
один из реактантов (например, биотин у карбоксилаз подгруппы КФ 6.4.; см.
также с. 716). Два таких фермента были детально изучены Линеном [2900] и
Очоа и др. [2368]. В этих работах в отличие от прежних данных показано,
что обменные реакции фосфат - АТР и ADP-АТР зависят от присутствия всех
реактантов, за исключением конечного акцептора карбоксила. Для пропионил-
СоА- карбоксилазы (ATP-гидролизующей) (КФ 6.4.1.3) предложен следующий
механизм [2368]:
Здесь Е - биотинсодержащий фермент, Е~С02- фермент, содержащий
карбоксибиотин. Стадия (7.91), на которой происходит расщепление АТР с
одновременной энергизацией соединения фермент-С02, является самой важной
в синтетазной реакции.
Рассматривая синтетазы, которые катализируют образование АМР и
пирофосфата, а не ADP и фосфата, отметим, что наиболее существенным
отличием их от рассматриваемых выше син-тетаз является то, что для
образования богатого энергией производного субстрата они используют
"другой конец АТР". Синтетазы, расщепляющие АТР до ADP и фосфата,
присоединяют фосфатную группу к одному из субстратов и, если можно так
сказать, "выбрасывают" ADP при образовании богатого энергией
фосфорильного соединения. В данном же случае при образовании богатого
энергией производного к субстрату присоединяется АМР, а "выбрасывается"
