а и следовые количества никеля

В дополнение к уже отмечавшейся практически, абсолютной специфичности по отношению к своему субстрату (мочевине) уреаза, выделенная из канавалии мечевидной, примечательна еще тем, что она была первым ферментом,, который удалось закристаллизовать. Это сделал в 1926 г. Дж. Самнер (J. Sumner). Хотя за это достижение Самнеру позднее была присуждена Нобелевская премия, его первые сообщения были встречены весьма скептически.

Уреаза катализирует гидролитическое расщепление мочевины с образованием двух молекул аммиака и молекулы углекислого газа и может использоваться для аналитического определения мочевины. Недавно было показано, что с каждой молекулой уреазы (мол. вес 105 000) связаны два атома никеля а- б. Наличие в молекуле уреазы нона металла не было ранее обнаружено, хотя на это указывало наличие в спектре поглощения очищенного фермента простирающегося в видимую область «хвоста» с плечом при 425 нм и небольшими максимумами при 725 и 1060 нм.

Согласно последним данным, никель необходим для животных8. Так, на рационе, дефицитном по никелю, цыплята плохо росли, имели утолщенные ноги; у них наблюдались дерматиты. В тканях подобных животных обнаружены набухшие митохондрии и расширенное перинуклеарное пространство, что указывает на нарушение функции мембран. Токсичность никеля очень низка, и в организме животных существуют гомеостатические механизмы, регулирующие его кон1-центрацию. Содержание этого элемента в тканях составляет от I до 5 мкг-л-1. В сыворотке никель находится в составе

низкомолекулярных комплексов, а также связан с сывороточным альбумином. Кроме того, известен специфический никель-содержащий белок класса макроглобулинов, названный нике-лоплазминомг. Никель присутствует в растениях, причем отдельные виды накапливают его в больших количествахд. Из-за повсеместной распространенности никеля составить рацион, в котором полностью отсутствовал бы этот элемент, довольно трудно.

Хотя никель может находиться в разных состояниях окисления, самым распространенным является Ni(II). Этот ион содержит восемь Зс1-электронов, и поэтому координационное число равно четырем, причем лиганды располагаются в одной плоскости в вершинах квадрата. Однако ион Ni2+ «амбивалентен»: он способен образовывать комплекс с шестью лиган-дами, обладающий октаэдрической структурой. Предполагается, что амбивалентность иона Ni24- имеет биохимическое значение. Какую роль играет ион Ni2+ в функционировании уреазы, точно не установлено, однако не исключено, что он принимает участие в каталитическом процессе подобно иону Zn2+ в карбоксипептидазе (рис. 7-3). Возможно также, что ион Ni2+ образует координационное соединение с NH3 — продуктом расщепления субстрата. Высказывалось предположение, что ионы никеля или некоторых других переходных металлов содержат и ряд других ферментов, катализирующих гидролиз глутамина с образованием аммиака (гл. 14, разд. В,2)6.

3 Dixon N. E.t Gazzola С, Blakeley R. L., Zerner B. (1975). J. Amer. Chem.

Soc, 97, 4131—4133. 6 Dixon N. E., Gazzola C, Blakeley R. L., Zerner B. (1976). Science, 191,

1144—1150.

B Nielson F. H. (1974). In: Trace element metabolism in animals-2 (W. G. Hoekstra, J. W. Suttie, H. E. Ganther and W. Mertz, eds.), pp. 381—395. University Park Press, Baltimore, Maryland; см. также Schnegg A., Kichgessner M. (1976). Int. J. Vitamins Nutr. Res., 46, 96—99.

r Nomoto S., McNeely M. D., Sunderman F. W., Jr. (1971). Biochemistry,

1. Комплементарность поверхностей субстрата и фермента

Поразительная специфичность действия ферментов привела к созданию теории замка и ключа, согласно которой для протекания реакции необходимо точное структурное соответствие между субстратом и активным центром фермента. Проведенные эксперименты убедительно доказали адекватность этой идеи, однако сама теория претерпела существенное изменение. Считается, что если фермент — это «замок», а субстрат — «ключ», то введение ключа в замок часто индуцирует конфор-мационные изменения в молекуле белка. Имеется множество работ, в которых показано, что фермент «укладывается» вокруг субстрата, обеспечивая более точное соответствие подгоняемых структур. В пользу этого говорят данные по изменению спектров кругового дихроизма, спектров поглощения в УФ-области и констант седиментации, а также результаты исследования структуры комплексов ферментов с ингибиторами методом рентгеноструктурного анализа. Как мы уже видели ранее (гл. 4, разд. Д, I), идея «индуцированного соответствия» оказывается весьма плодотворной и при обсуждении взаимодействий субъединиц.

10, 1647—1651. A Severne В. C. (1974). Nature (London), 248, 807—808.

Какова структура активных центров? Благодаря кристаллографическим исследованиям мы можем непосредственно «увидеть», как устроено все большее и большее их число. Однако рентгеноструктурный анализ обычно не позволяет получить четкого представления о конформацион-ных изменениях, обеспечивающих индуцированное соответствие. Кроме того, кристаллографические исследования с высо