идрогеназа

Восстановление шиффова основания (табл. 8-3, реакция Б) катализируется глутаматдегидрогеиазой (гл. 14, разд. Б,1). Бычий фермент представляет собой большой гексамериый белок, построенный из субъединиц с мол. весом около 56 000. Каждая субъединица состоит из 500 аминокислотных остатков, последовательность которых уже известна [83]. Восстановление боргидридом натрия фермент-субстратного комплекса глутаматдегидрогеназы с а-кетоглутаратом свидетельствует об образовании шиффова основания с Lys-126. Это кажется странным, поскольку для восстановления в глутамат кетоглу-тарат должен реагировать с аммиаком, а не с боковой цепью лизина. Возможно, аммиак присоединяется к шиффову основанию кетоглута-рата с лизином и происходит трансальдиминирование (разд Д, 6, б) с образованием шиффова основания с аммиаком. Возможно также, что аддукт с NH3 восстанавливается замещением с одновременным вытеснением гидрид-иоиом от молекулы NADH или NADPH [уравнение (8-40)]

NH3оос /

C = N

/ HJ R П

с лизином

Шиффово основание Hj+ООС NH,

V

/ \

Н R

(8-40)

Глцтаминовая кислота

Возможно, что в активном центре фермента присутствует также имидазольная группа [84].

5. Глицеральдегид-З-фосфат —дегидрогеиаза и образование АТР в реакциях брожения

Восстановление карбоксильных групп в альдегидные в биохимических процессах обычно протекает путем их превращения в тиоэфир в реакциях, протекающих с участием АТР, с последующим восстановлением тиоэфира (реакция типа 9, В в табл. 8-3). И наоборот, окисление альдегида в карбоновую кислоту — сильно экзергоничный процесс; он

'> См. также более поздний обзор Лаздунского [Lazdunski М. (1974), Progress in bioorganic chemistry (Kaiser E. T. and Kezdy F. J., eds.), v. 3, p. 81].— Прим. перев.

Коферменты — природные специализированные pcaicmn

обычно протекает через тиоэфирное промежуточное соединение, последующее расщепление которого может быть сопряжено с синтезом АТР. Эта реакция (S9C), которая чрезвычайно важна для энергетического метаболизма клетки, приведена на рис. 8-13 для последующего ее обсуждения.

RН

Iс=оRН

Iс—SI

он

NAD+ NADH

_Л 2_

R—С Тиоэфир

Е—SH

(В некоторых случаях SU-группу фермента может заменять —SW-грцппа СоА или какого-либо другого соединения)

О

R — С Ацил-\, фосфот О

\^ ADP ^АТР

О

R

\

О"

РИС. 8-13. Синтез АТР, сопряженный с окислением альдегида в карбоновую кислоту (реакция типа S9B). Наиболее важной из извествых реакций этого типа явлиетси окисление глицеральдегид-3-фосфата до 3-фосфоглицерата (рис. 9-7). Другие важные реакции фосфорилирования на «субстратном уровне> приведены на рис. 8-4, 8-19 и8-21.

Наиболее примечательным примером, заслуживающим упоминания, служит глицеральдегид-3-фосфат—дегидрогеназа—тетрамер, построенный из идентичных субъединиц с мол. весом 45 000. Трехмерная структура этого фермента установлена (рис. 2-10) [78]. Напомним, что альдегиды находятся в равновесии со своим ковалентным гидратом:

R-c( +HiO^R-c-OH——

н н

11 Ковалентныи

гидрат О

R— (8-41)

Дегидрирование последнего приводит к образованию кислоты (стадия б). Однако такой механизм не оставлял бы никакой возможности для консервирования энергии, освобождающейся в результате реакции. В случае глицеральдегидфосфатдегидрогеназы фермент обладает

специальной сульфгидрильной группой, которая на первой стадии (стадия а, рис. 8-13) присоединяется к карбонильной группе с образованием аддукта (тиополуацеталя). Затем аддукт окисляется NAD+ до тиоэфира S-ацилфермента (стадия б). Последний расщепляется тем же ферментом путем замещения у атома углерода атомов кислорода неорганического фосфата (фосфоролиз, стадия в). Одновременно освобождается сульфгидрильная группа фермента и образуется продукт ацил-фосфат (1,3-дифосфоглицерат). Затем другой фермент переносит фосфатную группу из С-1 1,3-дифосфоглицерата на ADP с образованием АТР и 3-фосфоглицерата. Суммарная реакция, приведенная на рис. 8-13, заключается в синтезе 1 моль АТР, сопряженном с окислением альдегида в карбоновую кислоту.

Заметим, что две последние стадии реакции рис. 8-13 (стадии в и г) представляют собой обращение последовательности S1A (а), приведенной в табл. 7-2. Таким образом, химизм процесса синтеза АТР в ходе гликолиза подобен таковому использования АТР в процессах биосинтеза. Однако в первом случае «высокоэнергетический» тиоэфир образуется в результате реакции окисления (стадии а и б на рис. 8-13). Арсенат разобщает синтез АТР и окисление в этой последовательности (дополнение 7-А).

Реакция, сходная с той, которую катализирует глицеральдегид-3-фосфат—дегидрогеназа, катализируется глюкозо-6-фосфат—дегидроге-иазой. Именно этот фермент первоначально привлек к себе внимание Варбурга и привел к открытию NADP+. Субстратом этого фермента служит не свободный альдегид, а циклическая форма полуацеталя, которая окисляется в лактон. Затем лактон гидролизуется до 6-фосфо-глюкоиата.

(р)осн.Q NADP+ NADPH

П

(р)осн2

1

/— ~°х

Кон J

но\ /