Biokhimia_T2_Strayer_L_1984 (1123303), страница 69
Текст из файла (страница 69)
В следующих уравнениях Х и У могут быть любыми рибо- или дезоксирибонуклеозидами из большого набора этих соединений: ХОР + УТР ХТР + УОР. Например, (ЛЭР + АГ2Р ~ ()ТР + АОР. 22.12. СТР образуется путем амиинрования 1)ТР Цитидинтрифосфат (СТР) образуется из другого основного пиримндинрибонуклеотида, уридинтрифосфата ((гТР). Карбонильный кислород при С-4 замещается аминогруппой.
У млекопитающих донор аминогруппы — боковая цепь глутамина, а у Е, сей в этой реакции участвует ХНл. В обеих реакциях аминировання расходуется молекула АТР. О . эутамлн Глутаиат 1 С. АТР а Ндс АОР е Р, Р 2 н+ нн сн О=С СН и 22.13. Бносянтез пнрнмндиинуклеотидов регулируется ннгябироваинем по принципу обратной связи Решающий этап в биосинтезе пиримидин- нуклеотидов Е.
соб-образование Х-карба- моиласпартата из аспартата и карбамоил- Часть 11!. Биосинтез 244 предшествепннков макромолекул СО, Е Глутаннн + аТР ингнонруатол — — зунр Калбнлонлфоебат аспалтат Ингнбнруател Рнс, 22.13. Регуляция биосинтеза пиримидинов. фосфата. Фермент, катализирующий эту реакцию, испортит-траигкарбамоилаза, ингибируетгя конечным продуктом биосиитгтического нути-СТР. Еще один регуляторный элемент — карбамоилфосфат-синтаза; она ингибируется другим продуктом биосинтеза-(ТМР (рис. 22,13).
Аллостерические свойства АТКазы детально исследовали Джон Герарт и Ховард Шахман ()сап Сгег)2агг, Нозчагб бсЬасЛшап). Связывание карбамоил(босебата и агпартата кооперативно; это выражается ын, в сигмоидной форме графика зависимости скорости реакции от концентрации субстрата (рис. 22.14). СТР ипгибирует фермент, снижал его сродство к субстратом и не влияя при этом на Р,„. Степень ингибируюшего эффекта СТР может достигать 90% и зависит от концентрации субстратов, АТР, напротив, активирует АТКазу.
Сродство этого фермента к субсгратам х й концентрвцил авиа!ната Рис. 22.14. Аллостерические свойства аспартат - транскарбамонлазы. АТР— активатор, СТР— ингибитор фермента )Оегпагз 1.С., Сшт. Тор. Се11 Кейп!., 2, 275 )1970).) увеличивается под действием АТР, тогда как на Р„„АТР не оказывает влияния. Кроме того„связывание АТР и СТР с регуляторным участком АТКазы носит конкурентный характер.
АТР в высокой концентрации вытесняет СТР из комплекса с ферментом, и последний не может оказывать ннгибиторного действия. Активация АТКазы под действием АТР имеет двоякий биологический смысл. Вопервых, она уравнивает скорости образования пурин- и пирииидиннухлеотидов. Для синтеза нуклеиновых кислот необходимы сравнимые количества этих двух типов нуклеотилов. Во-вторых, активация под действием АТР сигнализирует о его достаточной концентрации в качестве субстрата для некоторых реакций биосинтеза пиримидиннуклеотидов, например для синтеза карбамонлфосфата и фосфорилирования 1)МР до 1)ТР. активности называешься десенсибилиэацией.
Десенснбилнзация АТКазы органическими соединениями ртути сопровождается ее диссоциацией на субъединицы двух типов, как показали исследования с применением ультрацентрифугирования (рис. 22.15). Коэффициент седнментации нативного фермента 11,бб, а коэффициент седиментацин диссоцинрованных субъединиц-2,8 и 5,8$. Эти субъединицы можно легко разделить с помощью ионообменной хроматографии, так как они существенно различаются по заряду, или с помощью ультрацентрифугирования в градиенте концентрации сахарозы, так как они различаются по размеру. После того как субъеднницы разделены, и-гидроксимеркурийбензоат можно улалить. Большая субъединица каталитически активна; ее называют каталшпической субьединицвй.
Однако АТР и СТР не влияют на активность выделенной каталитической субъединицы. Меньшая субъеди- 22.14. Аспартат-траисиарбамоилаза состоят из отдельных катвлитичесной и регуляторной субъедитш Если обработать АТКазу каким-нибудь органическим соединением ртути, например п-гидрокснмеркурийбензоатом, она теряет свои регуляторные свойства. АТР и СТР уже не влияют на ее каталитическую активность. Кроме того, связывание субстратов становится некооператнвным. Тем не менее модифицированный фермент обладает полноценной каталитической активностью. Такая утрата регуляторных свойств при сохранении ферментативной в Рис, 22.15. Картина седиментации в ультрацентрифуге нативной АТКазы (А) и того же фермента, продиссоцнировавшего под действием соединения ртути на регуляторную и каталитическую субъелиницы (Б). 1Оегпагз 1.С.,бс)зас)зшап Н.
К., В)осйеш1в!гу, 4, 1054 (1965),') 22. Биосинтез нуилеотндов Рис. 22.16. 200 А Рис. 22.17. Расположение каталитическнх (К, синие шарики) и регуляторных (Р, розовые шарики) субъединиц аспартат-транскарбамоилазы. (По рисунку, любезно предоставленному д-ром 3Уг!!(аш 1лрвсошЬ.) ница, называемая рееуглтарнай губъединиией, лишена катали гнческой активности, но содержит специфические. участки Гияэыиания СТР и АТР. Каталитическая субъелиница состоит из трех полнпептидных цепей с мол.
массой по 34 кДа, а регуляторная — из двух цепей по 17 кДа. При смешивании каталитической и регуляторной субъединиц они быстро соелнняюгся. Обраэуегся комплекс с такой же структурой, как и нативпый фермент— К6Св. 3Кг э 2Сг ' КвСв. Электронная микрофотография аспартат-транскарбамоилазы. (Печатается с любезного разрешения д-ра Коб)еу С. %01(ашв.) Часть Н1. Биосинтез 266 предшественников макромолекул Более того, реконструированный фермент обладает такими же аллостеричеектии гвайствими, как и нитивиый фермент. В лаборатории Уильяма Липскома (%1!1)аш 1лрвсогпЬ) проводится кристаллогрвфическое изучение АТКазы с помощью рентгеноструктурного анализа.
Карта электронной плох ноет и с разрешением 3,0 А показывает, что два каталитических тримера (Сг) расположены сверху и снизу от расположенного экваториально пояса, состоящего из трех регуляторных лимеров (К,) (рнс. 22.16). Особенность мой молекулы состоит а том, что она содержнг большую центральную полос~ь, поступ в которую открывается через несколько каналов. )4нтересно отметить, что аллостерическне участки связывания СТР расположены лалеко от каталитических центров.
22.15. Дезокснрнбонуклеотнды синтезнруютсн путем восстановления рнбонуклеоэнддифосфатов Перейдем теперь к синтезу дсзоксирибонуклеотилов. Этн предшественники ДНК образуются путем восстановления рибонуклеотидов. 2'-гилроксильная группа остатка рибозы замещается атомом напорола. В клетках Рйсой и млекопитающих субстратамн этой реакции служат рибонуклеозидлифосфаты. Общая стехиометрия этой реакции следующая: Рибонуклеозиддифосфаг + МАОРН + + Н ' -+ Дезоксирибонуклеозиддифосфат + МАРР + Н О. В действительности механизм реакции гораздо сложнее, чем можно судить по этому уравнению. Питер Рейхарл (Регег КегсЬагд) В йезокснрибонукпеозидднфосфат + К ~ + НзО Я тноредокснн ~ + )с(АЕ)РН + Н+ ь Участок, отеечаюз\нй за субетратную специфичность Регуппторйые участки Участок, отвечающий за оощую активность бъеднннче вз Катепнгнчеек участок Рис.
22.18. показал, что у Е.гой электроны переносятся на субстрат через ряд сульфгидрнльных групп. Заключительную реакпию катализирует рибонуклеогпид-редуктаза (ее также называют рибонуклеозиддифосфат-редуктазой). Стехиометрия этой реакции описывается следующим уравнением: ВН Р н бои ук не ознддифосфат + К вЂ” ь ЯН Этот фермесп сосгоиг из двух субъединиц: В1 (димер с мол. массой 160 кДа) и В2 (лимер с мол. массой 78 кДа). В субъелинице В1 имеются учасски связывания рибонуклеотидных субстратов и аллостерических эффек горов. Кроме того, В1 содержит сульфгидрильные группы, которые служат непосредственными донорами электронов при восстановлении рибозного остатка. В2 †бел, содержащий железо и серу; он участвует в катализе, образуя необычный свободный радикал ароматического кольца тирозинового остатка, Субъелиницы В! и В2 вместе участвуют в формировании активных центров фермента (рис.
22.!8). Каким образом электроньс переносятся с )с)АГ)РН на сульфгидрильные группы в каталитическом центре рибонуклеотид- бъеднннца вз Модель рибонуклеотил-редукгазы Е. ссс!й ("ЧЗсе!апс1ег 1... йе!с)сссгс) Р., Апп. йеу. Вюсйеш., 48, 1Зб (1979).] редуктазы? Один из переносчиков восстановительного потенциала — псиоредоксии, белок с мол. массой 12000 Да, содержасций два цнстенновых остатка в непосредственной близости друг от друга (рис. 22.19). Эти сульфгидрильные группы окисляются. БН Тноредокснн + )с)А)ЗР с 8Н образуя лисульфил в результате реакции, катализирусмой рибонуклеотид-редуктазой.
Восстановленный тиоредоксин в свою очерель регенерируется в ходе реакции )с)АОРН с окисленным сиоредоксином, Рис. 22.19. Схематическое изображенис конформации основной цепи окисленного тиорелоксина Е, сой. Желтым цветом показана реакционноспособная дисульфидная связь, участвуницая в реакции. (Печатается с любезного разрешения д-ра Саг1-!Уаг Вгапдеп.) 22. Биосинтез иуклеотндов Рабонукаеоеаддафоофат Рибеауааоотад- уедуатма (вт — Вг) дааоаоарабоауавеоьаддифоофат Рис. 22.20.
Рибонуклеозилдифосфаты восстанавливаются до дезоксирибонуклеозиддифосфатов пол действием рнбонуклеотид-редуктазы. Электроны переносятся с молекулы )т(АОРН через ряд сульфгидрильных групп, Источниками восстановительной способности могут служить тиорелоксиновая система (обозначено желтым цветом) и глутаредоксиновая система (обозначено зеленым цветом), Эта реакция катализируется флавопротеином тиоредоксин-ргдуктазой: Раньше считалось, что тиоредоксин — единственный переносчик восстановительной способности на рибонуклеотид-редуктазу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
