Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
флавопротеидных ферментов и ферредоксинов. В ходе превращения ксантина
под действием ксантиноксидазы в присутствии кислорода восстанавливается
цитохром с; это могло бы свидетельствовать о том, что как цитохром с, так
и кислород выступают в качестве акцепторов восстановительных
эквивалентов. Однако восстановление цитохрома происходит только в
присутствии 02. Было показано, что цитохром восстанавливается не
ферментом, а -Ог-, образующимся в процессе ферментативной реакции. В ходе
реакции, катализируемой металлопротеидом пероксид-дисмутазой (КФ
1.15.1.1), из среды с очень большой скоростью удаляется -02~:
2-02- + 2Н+ = 02 + Н202. (7.Ц)
Эта реакция протекает и в отсутствие фермента. Введение в систему
пероксид-дисмутазы, которая является высокоспецифичным ферментом,
предотвращает восстановление цитохрома в ходе превращения ксантина под
действием ксантиноксидазы в присутствии кислорода; в настоящее время
ингибирование исследуемых реакций небольшими количествами этой дисмутазы
рассматривается как доказательство того, что эти реакции осуществляются
при участии -02_ [3068].
Весьма вероятно, что в обсуждаемых системах одновременно осуществляется
как одно-, так и двухэквивалентное восстановление 02; при этом происходит
образование и -02~, и Нг02. Их относительные количества зависят от
условий: образованию -02_ благоприятствуют щелочная среда и (по крайней
мере в случае ксантиноксидазы) низкая концентрация субстрата-[1413].
Имеются основания полагать, что при окислении семихннонной фор-
Механизм действия ферментов
413
" *ш фермента (-FH) образуется -Ог-, в то время как при окис-лении
полностью восстановленной формы (FH2) сразу образу-ется Н2О2. При
катализе функционирует семихинонная форма
|4>лавина и образуется -Ог-; однако если исследовать окисление полностью
восстановленной формы фермента кислородом (Ог) "как изолированную
реакцию, то обнаружится, что главным продуктом является Н2О2, количество
образующегося -02_ незна-^.чительно и пероксид-дисмутаза не оказывает
влияния ца этот процесс [3531].
Эти результаты согласуются с данными о том, что при взаимодействии
семихинонной формы менадиона с 02 образуется -Ог-, в то время как в
случае окисления полностью восстановленной формы образуется Нг02 [3181].
Ксантиноксидаза является сложным ферментом, который к настоящему времени
изучен весьма детально (см. {3017, 3532]). "ДГомимо ксантин-активирующего
участка каждая субъединица '-^содержит одну группу FAD, один атом
молибдена и четыре же-Црхезо-серные группы (представленные группами двух
типов). Ак--.тивированный субстрат восстанавливает молибден; последний *'
быстро восстанавливает Fe/S-группы, и, наконец, по всей вероятности,
флавин восстанавливает кислород (хотя было высказано -лредположение, что
на последней стадии участвует также железо). Если удалить из фермента
флавиновую группу, то фермент утрачивает способность реагировать с Ог,
однако катализирует "окисление ксантина другими акцепторами при участии
молибдена и железа. Лишенный флавиновой группы фермент не катализирует
образование -Ог-, и дисмутаза не оказывает действия на его активность.
Добавление FAD восстанавливает нормальную активность фермента [2532].
В одноэквивалентных окислительно-восстановительных реакциях, протекающих
в биологических системах, могут участвовать не только соединения,
образующие семихиноны, но также груп--яшровки, содержащие атомы металла.
Интересно отметить, что "флавопротеиды, которые рассматриваются в первую
очередь как -соединения, участвующие в образовании -02-, содержат железо.
"Можно полагать, что железо восстанавливает флавин путем од--
яоэквивалентной реакции в семихинон, который осуществляет
•одноэквивалентное восстановление Ог. Возможно также, что в
жсантиноксидазе атомы железа выступают как посредники меж-_ду флавиновой
группой и Ог, так что -Ог- образуется в результате реакции железо -
кислород. Рассматривая действие ксан--тиноксидазы и учитывая, что при
взаимодействии с 02 как фер-редоксины, являющиеся железосодержащими
белками, так и лфлаводоксин, являющийся флавопротеидом, образуют -Ог-
Э[3181], следует отметить, что действие фермента более сходно "fc
действием ферредоксина. Этот вопрос, однако, еще не решен ^ркончательно.
414
Глава 7
Наряду с флавопротеидными оксидазами другим важным* классом окислительно-
восстановительных систем, в которых происходят одноэквивалентные реакции,
являются системы с участием цитохромов дыхательной цепи; однако остаются
некоторые сомнения в вопросе о том, какой продукт образуется в результате
реакции цитохромоксидазы с кислородом. Механизм восстановления и
окисления цитохрома с рассматривается в гл. 9.
При действии некоторых оксигеназ, функционирующих с участием цитохрома Р-
450, также образуется -Ог-.
Возникает вопрос, каким образом одновалентный акцептор может окислить
субстрат, если при этом должно быть перенесено два эквивалента. Было
предложено два возможных механизма этого процесса. Согласно одному из
