Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии Том 2 - Альберт А.
ISBN 412-26010-7
Скачать (прямая ссылка):
AX (12.65) всегда существует в виде катиона: степень его ионизации не зависит от pH среды. Исследования молекулярного механизма гидролиза AX начались с работы Wilson, Bergmann (1950), определивших константу диссоциации комплекса AX — фермент, как равную 2,6X10 4. Изучая зависимость ско-
1 Использование теоретического конформационного анализа для изучения строения связывающего центра а-адренорецепторов см. в работе: В. А. Говы-рин, Б. С. Жоров. Физиол. журн. СССР им. Сеченова, 1984, т. 70, с. 529— 551. — Примеч. ред.
229" Анионный центр
Эстератичесиий центр
Рис. 12.3. Активный участок ацетилхолинэстеразы [Wilson, Bergmann 1950; Wilson, 1962] (символ GH обозначает ими-дазольный цикл гистидинового остатка).
рости гидролиза от pH среды1, они установили, что этот фермент имеет основную группу С рКа 7,2 (вероятнее всего, имид-азольный цикл остатка гистидина) и кислотную группу с рКа 9,3 (по-видимому, остаток тирозина). Они предположили, что фермент-субстратный комплекс образуется ионной связью между четвертичной аммониевой группой AX и анионной группой с рКа 9,3 фермента, а также диполь-дипольным взаимодействием атома азота при двойной связи имидазольного цикла (в ферменте) с дробным положительным зарядом атома углерода C=O группы эфира. Таким образом, у фермента предполагается наличие двух связывающих мест, а именно анионного, взаимодействующего с катионной группой субстрата, и «эстер-атического», сначала связывающего, а потом гидролизующего сложноэфирную группу [термин «эстератический» введен Wilson, Bergmann (1950)].
Схематическое изображение активного участка АХЭ показано на рис. 12.3 [Wilson, 1962]. С помощью ингибиторов с жесткими молекулами типа цис- и трансизомеров йодида 2-три-метиламмонийциклопентанола было установлено, что расстояние между связывающими местами фермента составляет около 0,25 нм [Friess, Baldridge, 1956].
Позднее было высказано предположение об образовании ковалентной связи между атомом кислорода карбонильной группы ацетилхолина и гидроксильной группы остатка серина. Основанием для этого послужила способность органических фосфатов, например диизопропилфторфосфата (13.26), фосфо-рилировать остаток серина в ферменте на участке с аминокислотной последовательностью (Glu-Ser-Ala) [Schaffer, May, Summerson, 1954; см. разд. 9.0]. Был сделан вывод, что ацетильная группа AX притягивается к гидроксильной группе се-ринового остатка и ацетилирует ее. Функция имидазольной группы, расположенной на другой складке ферментативного белка, видимо, заключается в облегчении гидролиза ацетилиро-ванной группы серина [Wilson, Cabib, 1956].
О О
II Il
Me3N+-CHa-CH2-O-CMe Me3C-CH2-CH2-O-C-Me
Ацетилхолии (катион) 3,3-Диметилбутилацетат
(12.65) (12.66)
1 Этот метод определения величин рКа для ферментов может приводить к ошибкам [Kosower, 1962], так как при изменении ионизации различных групп в ферменте возможны изменения конформаций сямого фермента.
230" После того как было обнаружено, что 3,3-диметилбутилаце' тат (12.66) и AX одинаково легко гидролизуются АХЭ, стало ясно, что ван-дер-ваальсовы взаимодействия метильных групп (присутствующих в катионной головке АХ) могут играть более важную роль в связывании природного медиатора с ферментом, чем положительный заряд ["Whittaker, 1951]. В настоящее время считают, что «анионное место связывания» в действительности является «липофильным местом связывания», взаимодействующим с высоколипофильной частью молекулы АХ, и не зависит от ее заряда [O'Brien, 1971].
В отсутствие фермента AX в холодном водном растворе устойчив в кислой среде, но неустойчив в щелочной при pH более 10,0. Величины констант скорости его гидролиза указывают на то, что заряженный атом азота притягивает атакующие гид-роксильные ионы к соседней сложноэфирной группе; поэтому AX значительно легче гидролизуется в щелочной среде, чем обычные эфиры, например этилацетат [Butterworth, Eley, Stone, 1953].
На поверхности концевой пластинки мышцы содержится достаточное количество АХЭ для расщепления 1 млн молекул AX в 1 мсек, что в тысячу раз превышает число молекул АХ, необходимое для деполяризации концевой пластинки [Nach-mansohn, 1940].
Кроме ингибирования органическими фосфатами и другими ацилирующими агентами (разд. 13.3), АХЭ может обратимо блокироваться и простыми четвертичными аммонийными соединениями. Установлено, что при увеличении размера алкильных групп в бисчетвертичных соединениях повышение сродства (измеряемое как —AF) на каждую метиленовую группу (CH2) составляет более 300 кал/мол. При данной длине цепи моночетвертичные ингибиторы связываются сильнее, чем бисчетвертич-ные [Bergmann, Segal, 1954]. Об изучении гидрофобной области холинэстераз см. Kabachnik и сотр. (1970).
Прекращение действия AX в сердце бивалентных моллюсков, не имеющих АХЭ, осуществляется по иному механизму. Высвобождение AX из нервных окончаний вызывает выделение из мышцы АТФ-подобного вещества, снижающего чувствительность холинорецептора по аллостерическому механизму. Такой же механизм существует и в сердце высших животных, однако там его перекрывает более эффективное действие АХЭ [Turpa-ev, Sakharov, 1973].
