Тиаминовые ферменты - Кочетов Г.А.
Скачать (прямая ссылка):
4
гающимся расщеплению, является альдегид и, кроме того, в результате ферментативной реакции происходит расщепление не —С—С-связи, что характерно для всех остальных тиаминовых ферментов, а —С—S связи.
В последнее время достигнуты определенные успехи в изучении механизма действия тиаминовых ферментов. Использование модельных систем позволило постулировать возможную схему последовательных реакций, протекающих при осуществлении тиаминпирофосфатом его каталитической функции. Некоторые из этих реакций удалось осуществить в опытах с ферментами, показав таким образом их реальность в условиях ферментативного катализа.
До сих пор, однако, еще очень мало известно о строении активного центра тиаминовых ферментов, о взаимодействии кофермента с апоферментом, о тех функциональных группах тиаминпирофосфата, которые участвуют в связывании с белком и в осуществлении собственного каталитического акта. Еще меньше данных имеется об общей структуре ферментов, об их функциональных группах, возможных путях регуляции каталитической активности.
Пожалуй, одними из первых тиаминовых ферментов, которые начали систематически изучаться, были дегидрогеназы а-кетокислот — пируватдегидрогеназа и ок-соглутаратдегидрогеназа. Правильнее их называть, соответственно, пируватдегидрогеназный комплекс и оксо-глутаратдегидрогеназный комплекс, так как каждый из них состоит из трех индивидуальных ферментов — собственно декарбоксилирующею фермента, липонлтрансаци-лазы и липоилдегидрогеназы, последовательно катализирующих окислительное декарбоксилирование соответствующей кетокисаоты до ацил-КоА. Основные усилия исследователей до последнего времени были направлены на изучение общей структуры указанных комплексов, количественного соотношения белковых компонентов, входящих в их состав, природы кофакторов, участвующих в осуществлении ферментативного катализа, расшифровки отдельных стадий процесса превращения субстрата. В этом плане достигнуты определенные успехи. Использование электронного микроскопа позволило получить сведения об общей геометрии комплексов. Мягкими воздействиями, не нарушающими белковую структуру, ^да-
5
лось расчленить комплексы на составляющие их компоненты с сохранением индивидуальной ферментативной активности отдельных компонентов. Последующая реассоциация восстанавливает первоначальную структуру комплексов и их каталитические свойства. Значительно меньшими сведениями мы располагаем о свойствах индивидуальных ферментов, входящих в состав комплексов. Особенно это относится к декарбоксилазному компоненту, который, собственно, и является тиаминовым ферментом. Наиболее интенсивно и плодотворно данные вопросы в настоящее время исследуются в лабораториях С. Е. Северина и JI. Рида.
Обширная литература посвящена пируватдекарбок-силазе, выделенной из дрожжей. Изучением свойств данного фермента занимались в основном Хольцер, Ульрих. Шелленбергер и нх сотрудники.
Транскетолаза, открытая около двух десятилетий назад одновременно в двух лабораториях — Рекера [194, 393, 396] и Хореккера [244, 245, 246, 249, 250], — интересовала исследователей в первую очередь с точки зрения ее участия в функционировании пснтозного цикла, нового, до того времени неизвестного пути обмена углеводов. Фермент был выдепен в чистом виде из пекарских дрожжей, частично очищен из шпината, ткани печени и в общих чертах охарактеризован. Затем вопрос этот, с точки зрения структуры и функции фермента, был предан забвению, систематически не исследовался, и только эпизодически появлялись в литературе отдельные сообщения. Однако за последнее время интерес к транскетолазе вновь стал пробуждаться, и появились работы, выполненные в лабораториях Швейцарии, Японии и США. Наши собственные исследования по структуре и функции данного фермента проводятся примерно на протяжении последних 15 лет.
В настоящей монографии мы попытались суммировать литературные и собственные экспериментальные данные относительно общей структуры тиаминовых ферментов, механизма катализируемых ими реакций, функциональных групп, специфики взаимодействия апофер-мента с кофакторами, формирования активного центра, регуляции ферментативной активности и некоторых других вопросов.
в
Мы совершенно не касаемся клинических вопросов, в частности — особенностей функционирования тиаминовых ферментов при различных патологических состояниях организма. Это не входило в нашу задачу. Следует, однако, указать, что целый ряд патологических состояний организма сопровождается существенными изменениями активности тиаминовых ферментов в органах и тканях, а тиаминпирофосфат (препарат «кокарбоксилаза») широко применяется в медицине как терапевтическое средство при многих заболеваниях. В частности, показана его высокая эффективность при лечении ревматизма и некоторых болезней сердца. Этот аспект проблемы успешно исследуется в лаборатории Ю. М. Островского и неоднократно обсуждался автором в его монографиях [39, 42] и специальных сборниках [40, 41].
Глава перпай
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕАКЦИЙ, КАТАЛИЗИРУЕМЫХ ТИАМИ,НОВЫМИ ФЕРМЕНТАМ11
