Biokhimia_T2_Strayer_L_1984 (1123303), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Решающее значение для данного процесса имеет следующая особенность ТПФ, простетической группы пируват-дегидрогеназного компонента; очень кислый характер атома углерода, находящегося межлу атомами азота и серы тиазолового кольца. Он ионизируется, образуя карбанион, который легко присоединяется к карбонильной группе пирувата. Положительно заряженный азот в кольце ТПФ принимает на себя электроны, стабилизируя формирование отрицатеяьного заряда, необходимого для декарбоксилнрования.
Затем протонирование приводит к образованию гидроксиэтиламинпирофосфата. На второй стадии гидроксиэтильная группа, связанная с ТПФ, акисляется с образованием ацетильной группы и одновременно переносизпся на липаамид. Окислителем в этой реакции служит дисульфидная группа липоамзща, которая превращается в сульфгидрильную группу. Реакция катализируется дигидролипоил- Рис. 13.6. Модель тиаминпирофосфата. трансацетилаэным компонентом комплекса и приводит к образованию ацетиллилаамида.
На третьей стадии ацетильная группа переносится с ацетиллипоамида на СоА, СН2 Н н с,с О 2 СН вЂ” СН вЂ” СН вЂ” СН вЂ” С 2 2 2 2 О Лмпаееее кмапоте )иониеироееннеп форма) Лмеиноеел Еокоеел цель СН2 Н / О н — н н с с СН вЂ” СН вЂ” СН вЂ” СН вЂ” С вЂ” Н вЂ” Снт — СН2 — СН2 — СН,— С вЂ” Н реекционноолооооныа диоульфид Лмпоеммд Структура липоевой кислоты и липоамида. Липоевая кислота ковалентно присоединена к специфической лизиновой боковой цепи дигндролипоилтрансацетилазы. Отметим, что эта простетическая группа находится на конце длинной гибкой цепи, которая позволяет ей поворачиваться от одного активного центра к другому в составе фермент- ного комплекса. Рис. 13.7. СН С=О С вЂ” +8 И+в Л+ С=С и сн, Караенман тпо н +СН С Сн ! с„ СН 2 Лмлоеммд Ацетмлпмпоеммд сн, С=О сн, сн с + С О ) Н Сн2 5 — СоА дигмдропмпоаммд дцетмл Сад С + Нб — СоА — ~ дцетмллммаамид образуя ичетил-СоА.
Процесс также катализируется дигилролипоил.трансацетилазой. При переходе ацетильной группы иа СоА сохраняется богатая энергией тиоэфирная связь. 13, Цикл трикарбоиовых кислот 57 ОН Н С вЂ” СВ 2 С 5 ~Н вЂ” Л С=С и' сн гидракаметмл-тпо (ианикироееннеп форма) На четвертой, завершающей стадии происходит регенерирокание окисленной формы линоамиди. Реакция катализируется дигидролилоил-дегидроггназным компонентом комплекса, Окислителем в ней служит )ь)АВ, а роль простетической группы фермента выполняет ГА)л. Источником сведений, проливших свет на структуру и сборку пируват-дегидрогеназного комплекса, явились исследования Лестера Рида (Ьез)ег Кее2)). Интенсивному изучению был подвергнут ферментный комплекс из Е.
со)2) Было установлено, что ).Н СНг С + НАО+ — ь СНт С. + НАОН + Н+ и СН, СН2 Дипьдропипоаиид Липояиид комплекс может, по-видимому, образовываться путем самосборки. Структурное обьединение трех видов сберментов делает возможным координированный катализ при осуществлении сложной реакции (рис. 13.! !). Все промежуточные продукты реакции окислительного лекарбоксилирования пирувата прочно связываются с комплексом.
Тесная близость между ферментами увеличивает сум.чарную скорость процесса и сводит к минимуму побочные реакции. Активированные промежуточные продукты переносятся от одного активного центра к другому липоа- Реякционноспосоеиыи дисупьфид Рвс. 13.9. Присоединяется и пизиновои Еоковои цепи фвриьита Рис. 13.10.
Часть П. Генерврование и хранение энергии его мол. масса 4600 кДа и что он состоит из 48 полипептидных цепей. На электронной микрофотографии отчетливо видна структура многогранника с диаметром около 300 А (рис. !3.9). Ядро (сердцевину) пируват-дегидрогеназного комплекса составляют полияептидные цепи трансацетилазы.
Пируват-дегидрогеназный и липоиллегидрогеназный компоненты связываются с наружной стороной этого ядра, состоящей из трансацетилазных компонентов (рис. (3.!0). Составляющие комплекс полипептидные цепи удерживаются вместе нековалентными силами. Прн щелочных значениях рН комплекс диссоциирует на пируват-дегидрогепазный компонент и субкомплекс из двух других ферментов. Трансацетилазу можно затем отделить от дегидрогеназы при нейтральных значениях рН в присутствии мочевины. После смешивания при нейтральном значении рН в отсутствие мочевины происходит самопроизвольная ассоциация этих трех срерментов с образованием пируват-дегидрогеназного колтлекса. Таким образом, нативный ферментный Рис.
13.8. Модель липоильной части липоамида. Электронная микрофотография пируват-легидрогеназного комплекса нз Е. со!с, (Печатается с любезного разрешения д-ра 1.емег Кеес).) Модель пируват-дегидрогеназного комплекса из Е. сой. (Печатается с любезного разрешения д-ра 1.езгег Кеес).) о 1 н — с — соо о 1 Сод — ЗН Н вЂ” С-5 — Š— пн 18н Е П ' ян 8 ТПФ Фермент А щд ОН ) П вЂ” СН вЂ” ТП со ЙАО' АРАОН 59 Рнс. 13.11.
Перечень реакций, катализируемых пируват-дегидрогеназным комплексом. 1. обозначает лияоильную группу. мидной простетической группой трансацетилазы. Присоединение липоильной группы к е-аминогруппе лизинового остатка трансацетилазы создает гибкий рычаг для реакционноспособного кольца. Этот молекулярный рычаг в 14 А способствует взаимодействию липонльной части трансапетилазной субъединицы с тиаминпирофосфатным компонентом соседней пируват-дегидрогеназной субъединнцы и с флавнновым компонентом соседней лнпонлдегидрогеназы.
Кроме того, липоильные компоненты мультиферментного комплекса могут реагировать друг с лругом, образуя сеть взаимодействующих реакционно- способных групп. Заряд липоильного компонента в течение цикла его превращений составляет О, — 1 или — 2 при полной ионизации сульфгидрильных групп. Эти изменения заряда могут служить движущей силой для направленно~о движения липоильной группы. 13.11. Вариации иа мультиферментиую тему: альфа-оксоглутарат-дегндрогеназный комплекс Окислительное декабоксилирование и-оксоглутарата имеет много общего с соответствующим процессом для пирувата: о-Оксоглутарат + СоА + )т)АР Сукцинил-СоА + СО, + ХАР~, Пнруват + СоА + ХАР' — т Ацетил-СоА + СО, + ХА(УН. В обеих реакциях участвуют одни и те же кофакторы: ТПФ, липоамид, СоА, гА(з и НАР .
По существу окислительное декарбоксилироваяие и-оксоглутарата катализируется ферментяьтм комплексом, сходным оо структуре с пируват-дегидрогепазным комплексом. В состав а-оксоглутарат-дегидрогеназного комплекса входят три вида ферментов: и-оксоглутарат-дегилрогеназный (А'), транссукцинилазный (В') н дигидролипоил-дегипрогеназный (С') компоненты. Далее, А' связывается с В' и В' связывается с С', но А' с С' непосредственно не связывается. Таким образом, ядро ко,иплекса составляет трапссукцияилаза (аналогично трансацетилазе).
и-Оксоглутарат — легидрогеназный компонент (А') и транссукцинилаза (В'] отличаются от соответствующих ферментов (А и В) пнруват-дегидрогеназного комплекса. В то же время дигидролипоил-дегидрогепазпые части (С и С') обоих комплексов идентичны. Опыты с реконструированием этих систем показали, что комплекс, образованный А, В и С', также активен в отношении окислительного декарбоксилировання пирувата, как комплекс из А, В и С. Подобно этому, С и С' взаимозаменяемы цри образовании реконструированного комплекса, осуществляющего окислительное декарбоксилирование тг-оксоглутарата.
Как ранее было отмечено, химотрипсин, трипсин, тромбин и эластаза являются гомологичными ферментами. Здесь мы видим, что пируват- и и-оксоглутарат— — дегидрогеназные комплексы представляют собою гомологичные ассоциации ферментов. Структурные и механистиче- 13. Цикл трнкарбоновых кислот СОО ! СН Н вЂ” С вЂ” СОО Н вЂ” С вЂ” ОН 000 СОО СОО СН СН, СОО + СО, СОО ! — ~Н, НΠ— С вЂ” СОО СН, С00 СН ! СН ! С=О С00 СОО С= — О СН СОО путь ! окне особенности, обеспечивающие координированный катализ на входе в цикл трикарбоновых кислот, вновь используются позднее в процессе функционирования этого цикла. 13.12. Бери-бери вызывается недостаточностью тиамина «Одно очень мучительное заболевание, которое поражает человека, названо местными жителями бери-бери (что означает «овца»).
Я видел тех, кого поразила эта болезнь. У них дрожат колени, они высоко поднимают ноги и ходят подобно овцам. Это вид паралича или скорее тремора. У больных наблюдаются отклонения в характере движений, нарушается чувствительность рук и ног, а иногда и всего тела...
» Так описал бери-бери датский врач Якобус Бонитус (ЗасоЬпз Волина) в ! 630 г., когда он работал на острове Ява. Бери-бери вызывается недостатком в пище тиамина (называемого также витамином В,). Болезнь была и остается серьезной проблемой лля жителей Дальнего Востока, поскольку рис,их основной продукт питания, беден тиамином. Проблема еще обостряется использованием в пишу полированного риса, потому что только наружный слой рисового зерна содержит заметные количества тиамина. Бери-бери иногда встречается при остром истощении у алкоголиков. Болезнь характеризуется симптомами неврологических' заболеваний и сердечной недостаточности, Повреждение периферической нервной системы проявляется в виде болей в конечностях, мышечной слабости, нарушения кожной чувствительности.
Сердце может быть увеличено, а минутный объем пониженным. Каким же образом недостаточность тиамина вызывает эти симптомы у Тиаминпирофосфат служит простетической группой трех важных ферментов: пируват-дегилрогеназы, а-оксоглутарат — дегидрогеназы и Часть И. Генерирование и хранение энергии транскетолазы. Транскетолаза переносит двухуглеродные компоненты с одного сахара на лругой; ее роль в пентозофосфатном пути будет рассматриваться позднее.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
