II. Коферменты переноса групп (трансферазы)

II.1. Аминотрансферазы.

В метаболизме азотсодержащих соединений важную роль играют реакции переноса аминогрупп с остатков аминокислот на другие соединения (например, кетогруппы). Это реакции трансаминирования. Они катализируются ферментами, коферментом для которых служит пиридоксальфосфат (производная пиридоксина – витамина B6).

 

 

Пиридоксальфосфат ковалентно связан с ферментом за счёт взаимодействия альдегидной группы пиридоксальфосфата и аминогруппы аминокислоты лизина, входящей в состав белковой молекулы фермента (альдиминная связь).

 

 

Кроме этой связи пиридоксальфосфат связывается с белковой частью фермента за счёт ионных связей с участком фосфорного остатка и за счёт заряженного атома азота в пиридиновом кольце.

 

 

Соединение лизина и пиридоксальфосфата имеет плоское строение, обусловленное пиридиновым кольцом и дополнительной водородной связью между атомом N и атомом H гидроксильной группы.

В процессе реакции трансаминирования аминокислоты, конкурируя с лизином, способны разрывать связь остатка лизина с карбонильной группой передоксальфосфата, вытесняя его из комплекса с ферментом.

Кофермент в этом случае играет роль посредника, т.е. промежуточного акцептора аминогруппы. Весть процесс переноса аминогруппы (NH2) с α-аминокислоты на α-кетокислоту происходит в несколько стадий:

1) На первой аминогруппа субстрата (например, аланина), конкурируя с лизином, образует альдиминную связь с передоксальфосфатом.

2) Внутримолекулярная перестройка. Под влиянием изомеразы двойная связь переходит от одного углерода к другому.

Образуется кетоиминная группировка – промежуточное соединение, у которого двойная связь находится у того атома углерода, который будет связан с кислородом на следующей стадии.

3) Стадия гидролиза. При этом образуется аминогруппа на коферменте и кетогруппа на бывшей аминокислоте.

 

4) Четвёртая стадия происходит при наличии второго субстрата, которым является кетокислота, например, 2-оксоглутаровая:

 

 

При этом происходит переход пиридоксальфосфата в исходную альдегидную группировку с лизином

 

 

Как видно из уравнений, механизм реакции такой же, как при взаимодействии пиридина с аминокислотой, только конкурентами за кетогруппу кислоты становятся лизин и пиридоксальфосфат.

Осуществление рассмотренной последовательности реакций становится возможным благодаря возникающим конкурентным отношениям. По конкурирующим способностям за карбонильной группой пиридоксальфосфата аминокислоты располагаются в следующий ряд:

глутамат < остаток лизина в полипептиде < остаток аминокислоты

Суммарно весь этот процесс можно изобразить следующим образом:

 

ПДФ в комплексе с декарбоксилазой может катализировать декарбоксилированные глутаминовые кислоты (образуется γ-аминомасляная кислота), гистодина, триптофана и др. аминокислоты.

 

Ацилтрансферазы

Ацильная группа – это остаток от карбоновых кислот.

 

 

Коферментом реакции ацилирования является кофермент А или коэнзим КоА. Он переносит остатки карбоновых кислот.

КоА – гетерофункциональное соединение, однако его физиологическая активность обусловлена концевой сульфгидрильной (тиольной) группы «–SH». Все реакции с участием КоА заключаются в образовании тиоэфиров при взаимодействии с кислотами.

 

 

Характерной особенностью структуры молекулы КоА является наличие длинного и гибкого рычага между группой SH с одной стороны и остатком аденазина с другой стороны.

Молекула КоА построена из 3'-фосфоаденазин-5'-дифосфата, соединённого сложной эфирной связью с пантотеновой кислотой, которая в свою очередь соединена с β-меркатоэтиламином.

Пантотеновая кислота – это продукт взаимодействия 2,4-дигидрокси-3,3-диметилбутановой кислоты и β-аланин-3-аминопропановой кислоты.

 

ОСНОВЫ КИНЕТИКИ

ФЕРМЕНТАТИВНЫХ РЕАКЦИЙ