Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
образовывать связи Со-С, например с метальной группой; кофер-мент
участвует в ряде реакций, при которых происходит перенос группы от
данного атома углерода к соседнему. Эти реакции можно записать в виде
следующей схемы:
-CHR-СН2- = -СН2-CHR-,
где R - переносимая группа. Перенос R-группы сопровождается, конечно,
переносом атома водорода в противоположном направлении. Этот атом
водорода не обменивается с растворителем, поэтому можно предполагать, что
он переносится непосред-
\
\
\
\_______________Механизм действия ферментов 469
ственно от одного атома углерода к другому (подчеркнем, однако, что это
не доказано).
В ходе реакции, катализируемой метилмалонил-СоА-мутазой (КФ 5.4.99.2) при
участии кобамидного кофермента, происходит преобразование метилмалонил-
СоА в сукцинил-СоА. При этом, как показали Эггерер и др. [1209],
осуществляется внутримолекулярный перенос (ранее предполагали другой
механизм). В принципе возможны два варианта переноса при рассматриваемом
превращении: может переноситься либо -СООН-, либо -СО.СоА-группа.
Установить, какой из вариантов реализуется, позволили опыты, в которых в
качестве субстрата использовался меченый по С-2 метилмалонил-СоА. Было
показано, что образуется меченый по С-3 сукцинил-СоА, поэтому процесс
следует рассматривать как перенос -СО.СоА-, а не -СООН-группы: СООН СООН
СООН
| Перенос -СООН | Перенос СО.СоА |
Н2С*-СН2 -<-----------НС*-сн3---------------> Н2С*-сн2.
СО.СоА СО.СоА СО.СоА
(7.68)
ЛИГАЗЫ (СИНТЕТАЗЫ)
Механизм действия этих ферментов представляет большой интерес, во-первых,
в связи с необычной природой катализируемых ими реакций, а во-вторых,
вследствие той важной роли, которую играют эти реакции в биосинтезе и
функционировании живых организмов. Так, биосинтез белков, в том числе
ферментов, осуществляется в основном именно под действием ферментов этого
класса.
В ходе типичной синтетазной реакции происходит синтез, сопряженный с
распадом. Синтез представляет собой соединение двух молекул, X и Y, с
образованием молекулы X-Y; одновременно происходит распад - гидролиз
пирофосфатной связи в нуклеозидтрифосфате, обычно АТР, но иногда GTP или
СТР. Ни одна из этих двух реакций в отдельности не катализируется
ферментом, ферментативный процесс является совокупностью реакций, которую
можно записать в следующем виде:
АТР + X + Y = ADP + Pi + X-Y, (7.69)
АТР + Х + Y - АМР + РР; + X- Y, (7.70)
GTP + X + Y = GDP + Pi + X-Y, (7.71)
где Pi - неорганический фосфат, PPi - пирофосфат. В ходе реакции (7.69)
фермент расщепляет связь между второй и третьей фосфатными группами, в
ходе реакции (7.70) - связь между второй и первой группами. Равновесие
реакции X+Y=XY, ко-
/
/
470__________________________Глава 7__________________/________
/
нечно, сдвинуто влево, а реакции ATP=ADP + Pi сильно сдвинуто вправо.
Следовательно, если бы эти реакции не были сопряжены, то в целом система
пришла бы в состояние "распада"; однако в результате сопряжения АТР
расщепляется, а X-Y синтезируется.
Уравнения (7.69-7.71) описывают трехсубстратные реакции* которые в
принципе могут протекать по разным путям. Здесь еще остается много
неясного, известно только, что механизм разных реакций различается.
Реакции рассматриваемого типа могут осуществляться в результате
совместного действия киназы и фосфорилазы. Например, киназа может
фосфорилировать X с образованием X-Р и ADP, а Х-трансфераза ("фосфорила-
за") - переносить X на Y с освобождением фосфата. В данном варианте
процесс осуществлялся бы в результате действия двухферментной системы.
Этот вариант, однако, для синтетаз можно исключить, поскольку многие из
них выделены в настоящее время в виде индивидуальных белков,
представляющих собой часто одну полипептидную цепь (некоторые из них,
правда, состоят из двух или нескольких субъединиц).
Активные центры лигаз должны иметь достаточно большие размеры, поскольку
они содержат специфические связывающие участки для каждого из трех
субстратов, связывающихся с молекулой (или субъединицей) фермента.
Имеются данные о том, что некоторые синтетазы функционируют по механизму
трехстадийного переноса, который может быть представлен следующим
образом:
ATP + Е = ADP + Pj-Е, (7.72)
Pi-E + X-Pi + X-E, (7.73)
X-E + Y=X-Y+Е. (7.74)
Первая стадия, как и прежде, представляет собой перенос фосфатной
группы от первого субстрата, АТР, на фермент; вторая стадия
состоит в переносе фермента от фосфата на X, или,
другими словами, в замещении присоединенного фосфата на X, третья стадия
представляет собой перенос X от фермента на Y.
Этот механизм выведен на основании следующих наблюдений (для ясности АТР
записывается как ADP-Р\). Фермент способен катализировать реакцию
изотопного обмена
ADP-Р; + ADP* = ADP*-Р; + ADP (7.75)
в отсутствие X, Y и X-Y, но не способен катализировать реакцию
ADP- Р; + Pi* = ADP-Pj* + Pj
(7.76)
\
Механизм действия ферментов
471
Он катализирует также реакцию
\ X-Y + Y* = X-Y* + Y
