Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 104
Текст из файла (страница 104)
31.22). Активированная Б-метильная группа может далее переноситься на целый ряд акцепторных соединений '. При удалении метильной группы образуется Б-аденозилгомоцистеин. В результате гидролиза Б — С-связи образуются 1.-гомоцистеин и аденин.
Гомоцистеин далее конденсируется с серином, образуя цистатионин (рнс, 31.23). При гидролитическом расщеплении цистатионина образуются 1 гомосерин и цистеин, так что суммарный процесс приводит к превращению гомоцистеина в гомосерин и серина в цистеин. Эти же две реакции участвуют в процессе биосинтеза цистеина из серина (см. гл. 29). Гомосерин превращается в а-кетобутират при участии гомосериндезаминазы (рис. 31.24). Затем происходит превращение а-кетобутирата в пропионил-СоА, оно осуществляется по обычному пути окислительного декарбоксилирования а-кетокислот (нирувата, а-кетоглутарата) с образованием ацил- Со А-производных.
Метаболические нарушения катаболизма мегионнна. См. табл. 31.2. ' К соединениям, которые получают мстильную группу от Б-аденозилмстионнна, относяпз бстаины, холин, крсатнн, адреналин, мелатонин, саркозин, Х-метилированные аминокислоты, нуклеотиды и многие растительные алкалоиды. Глдвп 31 336 СОО $ н,н-с- н 1 сн, Н,О Р,+РР, ~Р®-® + СН, Аденин но он но он Б.Аденозил-1 ° метионин ("активный метионин"! К -Метионин АТР 1-Метионин АТР Р,. +РР~ метионнн 3-Аданозил-!. кцептор Н20 Нз-Акцептор .гомочистеин 8-Аденозил-!. н,с Аденозин О -о сн йн+ ! з С-Серии истатионин" !3.синтаза н !! нзс~ СН2 С !! О 20 а-Кетобутират !см. рис. 31.24! СоА Ьн НАО+ СО, НАОН+Н+ О И н,С С. СН ~$-С А Пропионил-СоА Рис.
31.23. Превращение метноннна в пропионил-СоА. Рис. 31.22. Образование Б-аденозилметионнна. СН,--группа иактивного метионинан, обладиаюшая высоким потенциалом переноса. нн,' Нзс~ усНз уСН ~.Су ь сн, И 0 нн+ з СН СН 0 ®-в' ' сн,' 'с ' 0 И -Гомоцистеин Сн, С Ф-;-- и И с сн о -0 СН нн+ 1 з Цистатионин н,о о ьн 0 ~С, уСНз нс с у О Сн кн Сн, нн,+ соо- 3 н,н-с-н ! сн~ 3 сн, 8 1 сн, НО Кнз ! Н2С СН,О сн Й о ~..Гомосерин Йн 3 Н2С~~-' СН . ОСК !! О !! Н2С С. ОСН2 С !! О Рис. 31.24. Превран~ение 1.-гомосерина в а-кетобутират, кйтализирусмос гомосерйндезаминазой. Катаболитм углеродного екелетп плаипокиелот 337 Лейции, валин и изолейцнн Как и можно было предполагать, учитывая структурное сходство 1;лейцина, Ь-валина и 1.-изолейцнна, их катаболизм на первых этапах идет по общему пути. Затем этот путь разветвляется и скелет каждой аминокислоты трансформируется по собственному пути с образованием амфиболических ннтермедиатов (рис.
31.25 и 31.26). В зависимости от природы этих амфиболических конечных продуктов аминокислоты относят к типу гликогенных (валин), кетогенных (лейцин) или к обоим типам (изолейцин). Многие нз рассматриваемых реакций аналогичны реакциям катаболнзма жирных кислот с линейными и разветвленными цепями. В силу сходства начальных реакций катаболизма всех трех аминокислот, которое видно на рис. 31.26, их удобно рассматривать вместе. В последующем тексте номера реакций будут соответствовать тем, которые приведены на рис. 31.26 — 31.29. А. Переамнннрованне.
Обратимое переамннирование (реакция 1) всех трех разветвленных 1.- а-аминокислот в тканях млекопитающих осуществляется, вероятно, одной и той же трансаминазой. Обратимостью этой реакции объясняется возможность замены в диете Ь-а-аминокислот соответствующими а-кетокислотами, если организму доступны адекватные источники азота. Б.
Окислнтельное декарбокснлнрованне с образованием ацнл-СоА-тноэфнров. Эта реакция (реакция 2) аналогична окислению пирувата до ацетил-СоА н СО, пируватдегидрогеназой и окислению а-кетоглутарата до СО, и сукцинил-СоА а-кетоглутаратдегидрогеназой (см. гл. 18). У млекоптающих дегидрогеназа разветвленных а-кетокислот является митохондриальным мультиферментным комплексом, катализирующим окислительное декарбоксилированне а-кетоизокапроата (из лейцина), а-кето-)3-метилвалерата (из изолейцина) и а-кетоизовалерата (из валина).
Субъединицы дегндрогеназного комплекса акетокислот аналогичны соответствующим субъединицам пнруватдегидрогеназы. Комплекс включает субъединицы с декарбоксилазной (по отношению к а-кетокислотам), трансацилазной и дигидролипонлдегидрогеназной активностями. Как и в случае пируватдегидрогеназы, данный комплекс инактивируется при фосфорилировании за счет АТР в реакции, катализируемой протеинкиназой.
Са'+- Независимая фосфопротеинфосфатаза катализирует дефосфорилированне комплекса и, следовательно, реактивирует его. Таким образом, перевод фермента в фосфорилированное состояние может регулировать катаболизм аминокислот с разветвленной цепью. Протеинкиназа ингибируется АРР, а-кето- кислотами с разветвленной цепью, ппюлипидемическим агентом клофнбратом и дихлорацетатом, а также тиоэфирами кофермента А (например, аце- Пейцин, валин, иэопайцин Соотаетствтннцне о.катокмслоти СОХ + соответствтлоцви ацип.СоА.тноэфири Соотватствтполане е, йеинаселцанниа ацил.соА-тиовфири Сткцинмл-СоА Пропионил-СоА + ацатип СоА Р.гиврокси.а.таатилтпттарип.соА Рис. 31.75. Катаболизм аминокислот с разветвленной цепью у млекопитающих. Реакции ! — 3 — общие для всех трах аминокислот; далее пути их катаболизма расходятся.
Перечеркнутые стрелки показывают стадии, на которых метаболизм блокирован в случае двух редко встречающихся заболеваний: 2 — болезни «кленового сиропа» (нарушен катаболизм всех трех аминокислот), 3— изовалериановой ацидемии (нарушен катаболнзм лейци- на). тоацетил-СоА).
Из разветвленных а-кетокислот самым сильным ингибитором является а-кетоизокапроат (ц-кетолейцин). В. Дегцдрогеннрованне с образованием нт 11- ненасыщенных тноэфиров ацнл-СоА. Эта реакция (реакция 3) аналогична дегидрогенированию линейных ацил-СоА тиоэфиров в процессе катаболизма жирных кислот. Пока неизвестно, катализирует ли дегндрогенирование всех трех разветвленных ацил- СоА тиоэфиров одна и та же дегндрогеназа. Косвенные данные указывают на участие по крайней мере двух ферментов; они основаны на обследовании пациентов с нзовалернановой ацндемней, у которых после приема обогащенной белком пищи в крови накапливается изовалерат; при этом содержание других разветвленных а-кетокислот не повышается.
Изовалерат образуется путем деацилнрования изовалернл-СоА, являющегося субстратом упомянутой выше дегидрогеназы. Реакции, специфичные длн кнтнболнзмн лейцннн (рис. 31.27) Реакция 4Ьт карбокснлнвованне ~)-метилкуотоннл- СвА. Ключевым наблюдением, позволившим обьяснить кетогенное действие лейцнна, было обна- Глина 3! н,с сн о сн с И сн, о ~-Валин СН, 1 нс сн с .Сн . Сн. 0 И О ~.-Г1ейцин н,с сн сн сн~ о 1 сн, о Е-Изолейцин а-Кетокислота а-Кетокислота а-Кетокислота а-Аминокислота а-Аминокислота а-Аминокислота сн о ы н,с се сн, СН 1 СН с-Кето.б-метилваиерат с-Кетоизокалроат а-Кетоизовалерат СоА ВН Соы СОы со, о л Н С С СН 8-СоА 1 сн Изобутирил.СоА Сн, О Н,С СН," "8-СсА а НС' Н ~8С А Сн~ С н а-Метилбутирил-СоА Изовалерил-СоА ~-~ 1» ын! $2Н1 О И НС» С С 8-СоА ! сн СН 0 1 11 О Н И Н С ~С 8-СоА С С 1 СН Н С СН ~8-СоА С р-Метилкротонил-СоА Тиглил-СоА М р -Сод Рис.
31.2б. Сходство трех первых реакций катаболнзма лейцина. валина и изолейцина. Обратите внимание, что реакции 2 и 3 сходны также с соответствующими реакциями катаболизма жирных кислот. Подобная аналогия обнаруживается и на ряде последующих стадий (см. последующие рисунки). с 1 молем ацетоацетата образуется опосредован- но еще 1112 моля кетоновых тел из ацетил-СоА (см. гл. 28).
Реакции, снецпфичише для кптпболизма валина' (рис. ЗЙ.23) ружение того факта, что при превращении концевой нзопропнльной группы лейпина в ацетоацетат происходит «фиксация» (т.е. ковалентное связывание) 1 моля СО, на моль изопропнльных групп, Этой фиксации (реакция 41., рис. 31.27) предшествует осуществляемое за счет энергии АТР присоединение СО, к связанному с ферментом бнотину с образованием бнотинил-СО,.
В результате фиксации СО, образуется ннтермеднат р-метилглутаконил-Со А. Реакция Ял присоединение воды по двойной связи 11-метнлглутаконнл-СоА. Продукт реакции ~3-гидрокси+метилглутарнл-СоА служит предшественником не только кетоновых тел (реакция 6Ь, рис.
31.27), но также и мевалоната, который далее может превращаться в холестерол н другие полиизопреноццы (см. гл. 28). Реакция 6Ь: расщепление 1Ьгяд1инесн-13-метялглутарпл-СоА. Реакция, в ходе которой из р-гидроксн+метнлглутарнл-Со А образуются ацетил-СоА и ацетоацетат, протекает у млекопитающих в митохондриях клеток печени, почек и сердца. Этим процессом объясняется сильное кетогенное действие лейцина, поскольку на 1 моль лейцина наряду Реакцпя 4У." гядратаппя метнлакрплпл-СоА. Эта реакция, идущая достаточно быстро и в отсутствие фермента, катализируется кротоназой, представляющей собой гидролазу с широкой специфичностью, действующую на 1.+гидрокснацнл-СоА-тноэфиры, содержащие в окснацильной части 4 — 9 атомов углерода. Реакция 5У: деацпляроваиие 9-гидрокенизобутнрил-СоА.
Поскольку СоА-тиоэфир не является субстратом последующей реакции (реакция бу', рис. 31.28), он должен быль сначала деацилирован в ~3-гидрокснизобутират (реакция 5У, рис. 31.28) Эта реакция катализнруется деацилазой, присутствующей во многих животных тканях; деацилаза может действовать также еще на один субстрат— ~3-гидрокснпропнонил-СоА. Реакция бег: окисление 13-гпдрокспизобутпрата, В тканях млекопитающих содержится фермент, ка- Катиба.тизм углеродного скелета амииикисаит за сн, с~ Н С СН В-СоА с 11-Метилкротоиил-СоА Мо-АОР+ Р, иотини СО2 Биотии Мо-Атр "со, О СН, О 1! 11 с с с -о сн, '": сн а-с А 11-Метилглу текин ил-СоА н,о ® о О и нс..
Он я -О СН, йВСН; З-СоА ~3-гидрокеи.б-метилглутерил-соА -О СН " С нс т Нт 3 Ацетил СоА Аиетоецетет Рис. 31.27. Катаболизм 11-метилкротонил-СоЛ, образующегося из Е.-лсйпина (см. рис. 31.261. Засздочкой отмечены атомы углерода, поступившие нз СОтс Структура биотинил-СО, показана на рис. 20.4. Реакции, специфичные для кнтаболнзма нзолейцина (рнс. 31.29) Подобно тому как это было в случае валина н лейцина, первые сведения о катаболизме изолейцина были получены в ходе наблюдений над животными, которые содержались на различных рационах; в результате были выявлены гликогенные и слабокетогенные свойства изолейцнна.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
