ил - СоА2(Н]

О

\

^СН^ ^S—СоА Акри/гил - СоА

|н,о

о

II

НО ^СН2 S—СоА (S-Оксипропионил - СоА

О

с с

О СН2 S — СоА О

IIоос^ /С

СНг S—СоА Малонил - СоА

^СОг

о

Катаболизм „нечетных"и разветвленных жирных кислот и изолейцина

АТР

СО, ( A DP + Р,

О

биотин - фермент

II

^Сч S—СоА

н hoots )~Метилмалонил - СоА

Рацемаза

О II

yzf s—СоА _оос н

CoA-SH

(R) - Метил малонил - С о А

СОО

НО

сн;

*|-2fH]

ХОО

Витамин В12" (кскрермент")

О

н.

ООС

с.

ХН, S—СоА

^сн;CoA-SH

2[Н]

Сдкц.инил- СоА ^GTP

Сукцинат

^-Окисление

Ч

Оксалоацетат

' биосинтез

СО,

I

!

J

сн7—с.

Ацетил - СоА <

Пируват

S—СоА

РИС. 9-6. Катаболизм пропионата и пропнонил-СоА Отметим, что малонил-СоА, образующийся по бути б, содержит тиоэфирную связи при С-3 исходного пропноната,

а не при С-1 (как показано на рисунке).

нил-СоА-^-кетокислоту, легко декарбоксилирующуюся в ацетил-Сол-(рис. 9-6, путь а). Хотя все ферменты, необходимые для этих реакций, действительно были обнаружены у Clostridium kluyveri [32], этот путь, по-видимому, мало используется. В зеленых растениях и у многих микроорганизмов используется, однако, сходный путь, в котором р-окси-пропионил-СоА не превращается в СоА-производное малонового полуальдегида, а гидролизуется с образованием свободного |3-оксипропио-ната, который затем окисляется в полуальдегид малоновой кислоты (рис. 9-6, путь б).

Путь б обладал бы вполне осязаемым преимуществом по сравнению с путем а, если бы расщепление р-оксипропионил-СоА не сводилось к простому гидролизу, как это показано на рис. 9-6. Если бы энергия тиоэфирной связи сохранялась путем образования АТР или GTP (как это наблюдается в цикле трикарбоновых кислот при превращении сукцииил-СоА в сукцинат), то имелась бы дополнительная стадия субстратного фосфорилирования1).

Часто полагают, что построенный из трех атомов углерода пропионат может непосредственно превращаться в пируват, который тоже является трехуглеродным соединением. Простейший путь такого превращения мог бы проходить через а-окисление с образованием лактата, однако в пользу такого процесса нет почти никаких данных. Другой возможный путь превращения в лактат — это присоединение молекулы воды к акрилил-СоА — промежуточному соединению пути а на рис. 9-6. Молекула воды должна была бы в этом случае присоединяться «неправильно»: ОН~ переходил бы не к а к а-углероду2>. Образовавшийся лактил-СоА мог бы легко превратиться в пируват. Хотя были приведены данные о взаимопревращениях пропионата, лактата и пирувата у Clostridium propionicum, попытки обнаружить соответствующие ферменты не увенчались успехом [33]. В том же организме происходит химически более вероятная реакция: присоединение аммоний-иона к акрилил-СоА с образованием (3-аланил-СоА.

2. Метилмалонильный путь утилизации пропионата

Несмотря на простоту и логичность ^-окислительного пути метаболизма пропионата, высшие животные используют более сложный метилмалонильный путь (рис. 9-6, путь в). Это один из двух известных процессов, протекающих у высших животных, как теперь известно, с участием витамина В12. Напомним, что этот витамин никогда не встречался в высших растениях и что последние не используют метилмало-нильного пути метаболизма пропионата.

Метилмалонильный путь (рис. 9-6) начинается с биотин- и АТР-за-висимого карбоксилирования пропионата. Образующийся при этом (5)-метилмалонил-СоА изомеризуется в (R)-метилмалонил-СоА (читатель мог бы указать простой механизм этой реакции), после чего ме-тилмалонил-СоА превращается в сукцинил-СоА — на этой стадии роль кофермента играет витамин В!2 (табл. 8-6). Сукцинил-СоА превращается в свободный сукцинат (образующийся при этом GTP компенсирует затраченный вначале АТР). Сукцинат путем р-окисления превращается в оксалоацетат, который декарбоксилируется в пируват (фактически удаляется двуокись углерода, присоединившаяся на начальной стадии). Пируват путем окислительного декарбоксилирования превращается в ацетил-СоА. Можно задать естественный вопрос: зачем природе понадобилось столь усложнять путь, который мог бы быть намного более прямым? Ответить на этот вопрос трудно, однако некоторые соображения по этому поводу все же имеются.

!) Предлагаем читателю подумать, по какой причине сопряжение процесса а с синтезом еще одной молекулы АТР оказывается неблагоприятным.

2) Какого типа активный центр, по мнению читателя, должен иметь фермент, катализирующий такую реакцию? См. сходную реакцию, описываемую уравнением (8-36).

Малонил-СоА — промежуточный продукт р-окислительного метаболизма пропионата (рис. 9-6, путь а) — одновременно является промежуточным продуктом биосинтеза жирных кислот. Возможно, накопление слишком больших количеств малонил-СоА приводит к нарушению метаболизма липидов. С другой стороны, происходящее вначале присоединение молекулы С02 с затратой АТР делает метилмалонильный путь более похожим на биосинтез, чем на катаболизм (см. гл. 11). Метилмало