Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
проведении реакции в D20. Между тем такого включения не наблюдалось ни в
реакции, катализируемой малеилпируват-изомеразой (КФ 5.2.1.4), ни в
соответствующей неферментативной реакции, катализируемой глутатионом. Эти
данные пока не получили удовлетворительного объяснения.
Механизм действия ферментов
467
Остальные изомеразы можно рассматривать как ферменты, катализирующие
превращение одного вещества в другое, а не взаимное превращение
стереоизомеров. Такие реакции сходны с теми, которые были рассмотрены в
предыдущих разделах, однако они вовлекают в реакцию две части одной и той
же молекулы субстрата, а не два отдельных субстрата. К таким реакциям
относятся внутримолекулярные окислительно-восстановительные реакции, в
ходе которых одна часть молекулы субстрата окисляет другую,
внутримолекулярный перенос групп и внутримолекулярные лиазные реакции, в
результате которых происходит разрыв молекулы (обычно при раскрытии
кольцевой структуры).
Большинство внутримолекулярных оксидоредуктаз (КФ 5.3.1.-) катализирует
взаимопревращение альдоз и кетоз (так называемые кетол-изомеразы). В
какой форме реагирует сахар- открытой или циклической - неясно, однако
обычно, записывая соответствующие уравнения, приводят открытую форму.
Схематически реакцию можно изобразить следующим образом:
-СНОН-СНО зг-* -СО-СН2ОН.
В результате реакции концевая альдегидная группа обратимо-
восстанавливается соседней - СНОН-группой. Что касается природы процесса
переноса водорода от одной группы к другой, то опыты с использованием
изотопов дают неоднозначные результаты: они свидетельствуют о том, что
имеет место как прямой перенос атомов водорода, так и обмен с
растворителем.
Эксперименты Ридера и Роуза [3922] показывают, что реакция,
катализируемая триозофосфат-изомеразой (КФ 5.3.1.1), осуществляется не
путем прямого внутримолекулярного переноса водорода, поскольку при
проведении реакции в Т20 наблюдается включение одного атома трития.
Авторы предложили механизм, в котором в качестве интермедиата выступает
связанный, с ферментом ион енолата. Они показали также, что триозофос-
фат-изомераза отщепляет от -СН2ОН-группы не тот атом водорода, который
отщепляется альдолазой (КФ 4.1.2.13).
Аналогичные результаты получил Топпер [4779] в опытах с глюкозофосфат-
изомеразой (КФ 5.3.1.9); этот автор также постулирует образование в ходе
реакции связанного с ферментом иона енолата. Он показал, что
глюкозофосфат-изомераза и ман-нозофосфат-изомераза (КФ 5.3.1.8) удаляют
разные атомы водорода из -СН2ОН-группы фруктозо-6-фосфата. Позже Роуз и
О'Коннел [3979], подтвердив результаты Топпера, показали, что фруктозо-6-
фосфат, меченный тритием по С-1, превращается под действием
глюкозофосфат-изомеразы в глюкозо-6-фос-фат, меченный по С-2. Таким
образом, наряду с включением водорода из среды, происходит также прямой
перенос его от С-1
468
Глава 7
к С-2 в пределах одной молекулы. При низких температурах перенос водорода
происходит значительно быстрее, чем включение из среды. Поэтому авторы
предлагают несколько иной механизм, предусматривающий перенос связанного
с углеродом атома водорода; освобождающийся при образовании енолатного
иона водород переносится на определенную группу фермента, которая
сравнительно медленно обменивается им со средой. Затем этот же атом
водорода может быть перенесен с фермента к соседнему углеродному атому
той же молекулы субстрата.
Стероид-А-изомераза (КФ 5.3.3.1) катализирует перемещение двойной связи
из положения 4,5 в положение 5,6, что предполагает миграцию атома
водорода из положения 6 в положение 4. Механизм действия бактериального
фермента исследован в работе [4657], авторы которой изучали также
неферментативный катализ соответствующего превращения, осуществляемого
Н+-и ОН~-ионами. Если неферментативный процесс проводят в D2O,
наблюдается включение дейтерия в молекулу стероида, тогда как
ферментативная реакция, которая протекает с такой же скоростью, как и в
НгО, не приводит к включению дейтерия. Это говорит о том, что фермент
катализирует прямой внутримолекулярный перенос атома водорода от С-6 к С-
4.
Однако в опытах с ферментом из тканей млекопитающих были получены
противоположные результаты; тритий переходил в раствор из положения 4
[5053], а при проведении реакции в D2O дейтерий включался как в положение
4, так и положение 6 [3527]. На этом основании было высказано
предположение, что при функционировании данного фермента водород (или
дейтерий) перемещается из положения 4 в положение 6 при участии
водородпереносящей группы фермента, которая обменивается водородом с
растворителем.
Говоря о внутримолекулярных трансферазах (КФ 5.4.-. -), следует отметить,
что большинство из них нуждается в кобальтсодержащем кобамидном
коферменте (он относится к витаминам группы Bi2). Свойства этого
кофермента вкратце рассмотрены на с. 729. Среди интересных свойств
кофермента следует отметить, в частности, способность атома кобальта
