Биохимия 2 (1984) (1128710), страница 71
Текст из файла (страница 71)
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. Однако было обнаружено, что мутант Е.со11 полностью лишенный тиоредоксина, синтезирует дезоксирибонуклеотиды.
Это неожиданное открытие привело к выделению второй системы переносчиков. Оказалось, что донор электронов у этого мутанта †цистеинсодержащ трипептид глутатион. Как говорилось выше (разд. 15.12), гл утатион-редуктаза катализируег восстановление окисленного глутатиона (дисульфидной формы) за счет )т)А1)РН. Кроме того, для переноса восстановительной способности глутатиона на рибонуклеотид-редуктазу нужен еще один белок глутаредоксин (рис. 22.20), Соотношение активностей тиоредоксиновой и глутаредоксиновой систем в восстановлении рибонуклеотидов в нормальных клетках пока неизвестно. Восстановление рибонуклеотиддифосфатов тонко регулируется аллостерическими взаимодействиями.
Субъединица В1 рибо- Часть Н1. Биосинтез предшественников мвкромолекул нуклеотид-редуктазы содержит два типа аллостерических участков: один из них регулирует общую активность фермента, другой — субстратную специфичность. Общая каталитическая активность рибоиуклеотил-редуктазы снижается при связывании т)АТР, который сигнализирует об изобилии дезоксирибонуклеотидов.
Это ингибирование по механизму обратной связи обращается при связывании АТР. Связывание дАТР или АТР с унес~кати, регулирующими субстратную специфичность, увеличивает восстановление пиримидиннуклеотилов 1ЛЗР и СЕ)Р. Восстановление ООР стимулируется связыванием дТТР, который также ингибирует восстановление пиримидиннуклеотидов. Последующее увеличение концентрации т(ОТР приводит к стимуляции восстановления АОР. Очевидно, рибонуклеотид-редуктаза имеет множество конформационных состояний с различными каталитическими свойствами. Эта сложная схема регуляции обеспечивает синтез достаточного количества четырех дезоксирибонуклеотидов для синтеза ДНК.
22.1б. Дезокситимндилат образуется путем метнлироваиня дезокснуридилата Урацил не входит в состав ДНК. Вместо него 'ДНК содержит тимин, метилированный аналог урацила. Последний штрих вносится в структуру этого предшественника на уровне дезоксирибонуклеозидмонофосфата: дезоксиуридилат (<ИЗМР] метилируется с образованием дезокситимидилата (дТМР) под действием тимидилат-синтетазы. Донором метильных групп в этой реакции служит производное тетрагидрофолята, а не В-аденозилметиозин. Метильный углерод происходит из Хь, )т)'о-метилентетрагидрофолята.
Обратите внимание, что метильная группа, которая вводится в дезоксиуридилат, находится в более восстановленном состоянии, чем )! с нн сн ! 1! О=С СН Дезскси рибсзс. мснсфесфзт ИПМР О )! нм с — сн О=С СН Дезсксирибозсмснсфссфез бтмР н Нз~ и ° С вЂ” и — С вЂ” СН вЂ” СН вЂ” СОО- 2 з Н язв. яЗ за аезияентетрагиярефоааз Тимидилзт синтетззз СН .А„ Н С Й С СНз СН,— СОО Н Н ! Н Дазиярсфеаез Рис. 22.21. Синтез дТМР нз <П)МР. метиленовая группа в этом производном тетрагидрофолята.
Откуда же берутся электроны для этой реакции восстановленияу Два электрона переходят из самого остатка тетрагилрофолята в виде гидридиона (Н ), который отщепляется от кольца. Этот водород входит в метильную группу дТМР. Тетрагидрофолят в этой реакции окисляется до дигидрофолята. Таким образом, )(з, )ь)'с-метнлентетрагидрофолят служит и донором электронов, и донором одноуглвродного фрагмента в реакции метилирования (рис. 22.21).
Напомним, что перенос одноуглеродного фрагмента происходит на уровне тетрагидрофолята, а не дигидрофолята. Следовательно, тетрагидрофолят обязательно должен регенерироваться. Это происходит под действием дигидрофояят-редуктазы с использованием в качестве восстановителя ХАОРН: Дигидрофолят + ХАВРН + Н Тетрагидрофолят + КАОР'. 22.17. Некоторые противораковые препараты блокируют синтез дезокситимидилата Быстро делящиеся клетки нуждаются в большом количестве дезокситимидилата для синтеза ДНК.
Чувствительность этих клеток к ингибированию синтеза с(ТМР используется в химиотерапии рака (рис. 22.22). Обычно в качестве мишеней избирают ферменты тимидилат-синтетазу и дигидрофолят-синтетазу. Фторураци,г (или фтордезоксиурзщин) — широко используемый в клинической практике противораковый препарат. Он превращается )и ч(чо во фтордезоксиуридилат (Г-Ж1МР). Этот аналог зП)МР необратимо ингибирует тимидилат-синтетазу после того, как он нро~одит в качестве нормального субстрата часть каталитического цикла. Прежде всего сульфгидрильная группа фермента присоединяется к С-б связанного Г-сП)МР. Затем метилентетрагидрофолят присоединяется к С-5 этого промежуточного продукта.
Если в реакции участвует зП)МП, то на следуюгцем этапе гидрид-ион перемещается на метиленовую группу метилентетрагидрофолята, и от С-5 связанного нуклеотида отнимается протон. Но если в реакцию вступает Г-<П)МР, фермент не может отнять Гь и катализ блокируется на стадии образования ковалентного комплекса между Г-сй)МР, метилентетрагидрофолятом и сульфгндрильной группой фермента (рис. 22.23). Синтез с(ТМР можно блокировать так- 22. Биосинтез нуклеотидов н сн, Й сн, О СОО- н / С вЂ” Н вЂ” С вЂ” СНт — СНт — СОО Нтн Строенме аминоьтармна(А Н) н ематоьтеРмна(А СНЗ) дОМР дТМР Тимидилат сиитетаза Из,(утс-метилен.
татрагидрофоьят Дигидрофоллт илогн т н' Глицин Дигидрофоллт-редунтаза Серии Тетрагидрофолят же, подавив регенерйрованне тетрагидрофоллта (рис. 22.22), Аналоги геграгилрофолята, например а.ииноьтврии и а,игталтгрии Сивтотрексат), — мощные конку- Рнс. 22.22. Тимиднлат-синтетаза и дигидрофолят-редуктаза — мишени действия различных препаратов при химиотерапии рака. Фторлезоксиуридилат ннгибирует метилирование Л3МР. Аналоги фолисвой кислоты амнноптерин и аметоптерин (метотрексат) блокируют регенерирование тетрагидрофолята.
Часть Ш. Биосинтез 270 предшественников макромолекул рентные ингибиторы дигидрофолят-редуктазы (К, .с (О ' М) (рис. 22.24). Аметоптерин — важное лекаре~венное средство прн лечении острой лейкемии и хориокарциномы, 22.18. АТР— предшественник ХАР+, БАР н кофермента А Биосинтез никатинамидадениндинуклеатида ()т)АР') начинается с образования рибонуклвотида никотиновой кислоты из никотината и ФРПФ. Никотинат (его также называют ггиаг(иналу) происходит из триптофана. Организм человека способен синтезировать необходимое количество никотината, если с пищей поступает достаточно триптофана, Если же с пищей поступает мало триптофана, то организм нуждается также в экзогенном никотинате. Пеллагра — заболевание, связанное с недостатком Нлко! о- о с Могилок НлГО1 С СНэ с 'н)кй)Ггг ~ кока ь ° о с нн с — г ) о=с сн н ~~у соо- НО ОН Онаонукакотна нмкогмномоа кноноты Ннкотннкт 271 Рмс.
22.23. Тимидилат-синтетаза необратимо ингнбируется фтордезокснурндилатом (Е-г(()МР). Этот аналог образует ковалентный комплекс одновременно с сульфгидрильным остатком фермента (выделен голубым цветом и с молекулой метилеитетрагидрофолята (отмечен желтым цвстом). триптофана н никотината в пище. Остаток АМР переносится с АТР на рибонуклеотид никотиновой кислоты, и в результате образуется дезаиидо-ХА0'.
На последнем этапе амидогруппа глутамина переносится на карбоксильную ~руину никотиновой кислоты, давая ХАЮ' (рнс. 22.25). МАВР' образуется из )ЧАВ' путем фосфорилирования 2'-гидроксильной группы остатка рибозы аденина. Этот перенос фосфатной группы катализирует ХАТ)'-киназа, чзлавинадениндинуклеотид (РАО) синтезируется из рибофлавина и двух молекул АТР. Рнбофлавин фосфорилируется за счет АТР с образованием рибофлакин-5'-фосфата (называемого также флакинмононуклеотидомй После этого происходит перенос еще одного остатка АМР второй молекулы АТР на рибофлавин-5'-фосфат, и образуется флавинадениидинуклеотид. ФРПФ РР~ Π— -Π— РО и О Н Рис. 22.24. Трехмерная структура лигидрофолят-редуктазы Е.
со!) со связанной молекулой амстоптерина (метотрекснта). (Печатается с любезного разрешения д-ра 3окер)з КгаиГ.) Рибофлавин + АТР -+ Рибофлавин-5'-фосфат + А)лР, Рибофлавин-5чфосфат + АТР— Флавиналениидннуклеотид + РРь Синтез коферменти А (СоА) в организме животных начинается с фосфорнлирования лантотеиата (рис. 22,26). Живо1ные ну- 22. Биосинтез нуклеотидов + + и Аленин Рибозз СР~ Рибоза — э Р' Р Рибозе Алзиии Р Рибоэз ! Рибоза э,рэ' НАО+ йазапндо НАО+ Рнбонткэнзотнп ннкотнноаон кноээоти Рпс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
