Микробиология - Гусев М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Примеры ингибирования перечисленных выше типов можно найти при изучении регуляции синтеза ароматических аминокислот (триптофана, тирозина, фенилаланина) у Е. coli и Bacillus subtilis (рис. 36). Путь биосинтеза ароматических аминокислот у разных представителей: мира прокариот в настоящее время изучен обстоятельно. Установлены все реакции и ферменты, их катализирующие, идентифицированы все промежуточные соединения. Это дало основание заключить, что у прокариот этот путь одинаков. Различия обнаружены в структуре ферментов, катализирующих отдельные реакции пути, и в механизмах контроля.
Общая часть пути синтеза ароматических аминокислот включает-семь ферментативных реакций. Местом разветвления служит хориз-мовая кислота, от которой отходят ветви, ведущие к синтезу ароматических аминокислот, витаминов (дара-аминобензойная кислота, витамин К и др.) и других соединений (убихиноны). Особенности ферментов синтеза ароматических аминокислот состоят в наличии изоферментов и мультиферментных комплексов, катализирующих более чем одну реакцию.
Первый фермент общего отрезка пути синтеза ароматических аминокислот — аллостерический фермент З-дезокси-Б-арабиногептулозо-нат-7-фосфат-синтетаза (ДАГФ-синтетаза), катализирующий реакцию* конденсации фосфоенолпирувата и эритрозо-4-фосфата. У Е. coli эта реакция катализируется тремя изоферментами, каждый из которых ингибируется определенной аминокислотой. У Вас. subtilis ДАГФ-синтетаза в клетке присутствует в одной форме и находится под эффективным ингибиторным контролем двух промежуточных метаболитов, пути биосинтеза ароматических аминокислот — хоризмовой и префе-новой кислот, действие которых на ДАГФ-синтетазу кумулятивно. Механизм ингибирования этого фермента у Вас. subtilis можно опре
113.
В-Эритрозо-4-фосфат ф осфоенолпируват
Рис. 36. Регуляция биосинтеза ароматических аминокислот у Е. coli (А) и Вас. subtilis (Б). Изображены только основные регуляторные связи. Ферменты биосинтеза ароматических аминокислот: Ф1 — 3-дезокси-Д-ара-"биногептулозонат-7-фосфат-синтетаза (ДАГФ-синтетаза); Фг — дегидро-хиннатсинтетаза; Ф$ — 5-дегидрохиннатдегидратаза; Ф& — шикиматде-гидрогеназа; Ф5 — шикиматкиназа; Фб — шикимат-5-енолпируват-З-фос-фатсинтетаза; Ф7 — хоризматсинтетаза; Фв — антранилатсинтетаза; Ф9 — фосфорибозилтрансфераза; Фю — фосфорибозилантранилатизомераза; Фп — индолглицерофосфатсинтетаза; Ф12 — триптофансинтетаза; Ф13 — хоризматмутаза; Фи — префенатдегидратаза; 4>i5 — фенилаланинамино-трансфераза; Ф16 — префенатдегидрогеназа; Ф17 — тирозинаминотрансфе-раза. / — ингибирование; 2 — репрессия; 3 — индукция. Параллельными стрелками обозначены изоферменты, пунктиром — ферментные комплексы
делить как последовательное ингибирование: триптофан ингибирует антранилатсинтетазу, что ведет к накоплению хоризмовой кислоты, фенилаланин и тирозин ингибируют префенатдегидратазу и префенат-дегидрогеназу соответственно, в результате накапливается префеновая кислота; хоризмовая и префеновая кислоты, достигнув пороговых концентраций, подавляют активность ДАГФ-синтетазы. Для ингибирования ДАГФ-синтетазы у Вас. subtilis необходим, таким образом, высокий уровень промежуточных продуктов пути биосинтеза ароматических аминокислот.
114
В-Эритрозо-4-фосфат фосфоенолгшруват
З-Дезокси-В-арабиногепту-лозонат- 7-фосфат
|ф2
5-Дегидро хинная кислота З-Дегидрошйкимовая кислота D-Шики'мовая кислота D-Шикимат-З-фосфат
|ф6
5-Енолгшруват-шикимат~3-фосфат
|ф7
-Хоризмовая кислота
// Антраниловая кислота
N-5—ф осфорибозил-антранилат
Карбрксифениламино-1-дезо^ ксирибулезо-5-фосфат Фи/
Префеновая кислота
/X" ,
Фенилпировино-/ ff 4-Гидроксифенид-[;
градная кислота/ /
енилаланин
пировиноградная / кислота
L-Тирозин
Путь, ведущий к биосинтезу триптофана от хоризмовой кислоты,, состоит из пяти ферментативных реакций (рис. 36). У Вас. subtilis ферменты, катализирующие эти реакции, не образуют мультифермент-ных комплексов, а у ?, coli показано образование двух комплексов, состоящих из первого+второй и третьего+четвертый ферментов трип-тофанового пути. Аллостерический фермент триптофанового пути у Вас. subtilis — антранилатсинтетаза, ингибируемая триптофаном, а у Е. coli аллостерической регуляции подвергается мультиферментный комплекс, состоящий из антранилатсинтетазы и фосфорибозилтранс-феразы.
Путь биосинтеза тирозина и фенилаланина начинается от хоризмовой кислоты, из которой образуется префеновая кислота. Катализирует эту реакцию хоризматмутаза. Превращение хоризмовой кислоты в префеновую — единственный общий для синтеза тирозина и фенилаланина этап. У Е. coli хоризматмутаза существует в виде двух изоферментов, один из которых тесно связан со следующим ферментом пути синтеза фенилаланина — префенатдегидратазой, другой — со следующим ферментом «тирозинового» пути — префенатдегидрогена
115-
зой. Изучение природы взаимосвязи между изоферментами хоризмат-мутазы и следующими ферментами, метаболизирующими префеновую кислоту, привело к заключению, что они объединены в белковые комплексы. Образующие комплекс ферменты находятся под ингибиторным контролем конечного продукта «своего» биосинтетического пути.
