(10-48)] [138]. Образование гидроперекисного продукта сопровождается смещением двойной связи и переходом ее

Сцкиинат

(10-48)

/^\^\

ROOC—(СЩ„ 4R + Ог ?

из цис- в гракс-конфигурацию. Фермент, по-видимому, генерирует свободные радикалы, но механизм их образования неясен. Образуя в качестве продукта гидроперекись, липоксигеназа имеет определенное сходство с монооксигеназами, рассматриваемыми в следующем подразделе.

2. Монооксигеназы

Известно два класса монооксигеназ. Ферменты, требующие присутствия косубстрата [ВН2 в уравнении (10-44) ]1 помимо гидроксилируе-мого субстрата, называются внешними монооксигеназами. Другую группу составляют внутренние монооксигеназы, в которых в качестве косубстрата выступает часть структуры гидроксилируемого субстрата. Многие внутренние монооксигеназы содержат флавиновые кофакторы и лишены металлов.

а. Флавинсодержащие монооксигеназы

Прежде всего вспомним, что дигидрофлавин реагирует с 02, образуя Н202 (гл. 8, разд. И,7). Исходя из этого факта, можно было бы думать, что монооксигеназы катализируют дегидрирование субстратов с помощью флавнновых кофакторов и что восстановленные флавнны реагируют с 02, образуя Н202. Образовавшаяся перекись водорода используется затем в качестве гидрокснлнрующего агента. Соответствующий пример уже был описан в гл. 8. Лактатоксигеназа может путем дегидрирования превращать лактат в пируват н затем с помощью Н202 окислительно декарбоксилировать пируват в ацетат [уравнение (8-67)]. Один атом кислорода переходит нз 02 в образующийся ацетат [139].

Другой внутренней моноокснгеназой является лнзинокснгеназа, тет-рамерный FAD-содержащий белок, состоящий нз субъеднниц с мол. весом —^61 ООО [140JL Монооксигеназы сходного типа, продуцируемые бактериями, атакуют аргинин и другие основные аминокислоты. Опять-таки, судя по образующимся продуктам [уравнение (10-49)], н здесь за отщеплением водородов следует окислительное декарбоксилирование под действием Н202, как и в уравнении (8-67).

R—С

+ С02 (10-49)

После обработки нативной лнзинмонооксигеназы различными реагентами, блокирующими сульфгндрнльные группы, модифицирован! ный фермент дает в качестве продуктов а-кетокислоту, аммиак и Н202. Это именно те продукты, образование которых можно было бы предсказать заранее, считая, что гидролитически разрушается промежуточное соединение, стоящее в скобках в уравнении (10-49).

Один из путей, благодаря которому NADPH может использоваться в качестве косубстрата, — это восстановление флавопротеидного фермента. Восстановленный флавин может далее реагировать с 02, образуя гндроксилирующий реагент. Примером служит 4-оксибензоат — гидроксилаза — фермент, образующий в качестве продукта 3,4-диокси-бензоат. NADH реагирует лишь после того, как флавопротеид образует комплекс с субстратом, — имеются данные о том, что при этом образуется оксигенированное промежуточное соединение, возможно

NADPH +

А* субстрат (ы)

NADP+ ,,

438 ГЫава 10

гидроперекись, как указано в уравнении (10-50) (см. также гл. 8, разд. И,7) [141].

Согласно этому механизму, один из двух атомов кислорода гидроперекиси реагирует с ароматическим субстратом столь же эффективно, как и ОН+ или перекисный радикал. Другое предположение [142] состоит в том, что из гидроперекиси, фигурирующей в уравнении (10-50), может элиминироваться НгО с образованием оксазиридина, способного выступать в качестве активного гидроксилирующего реагента [уравнение (10-51)].

(10-51)

R

Атака оксазиридином нуклеофильного центра субстрата приведет к образованию показанного аддукта. Последующее элиминирование и таутомеризация дадут продукт. В качестве начального продукта может образоваться также эпоксид [уравнение (10-54)].

б. Восстановленные птеридины в роли косубстратов

В ходе функционирования одной из групп гидроксилаз, включающей фенил ал анингидроксил азу из печени человека, в качестве косуб-страта выступает дигидроформа биоптерина (стр. 277), которая восстанавливается под действием NADPH [уравнение (10-52)].

Тетрагидробиоплеран

Образующийся тетрагидробиоптерин по структуре сходен с восстановленным флавином. Механизм его взаимодействия с 02 и гидрокси-лирования фенил ал анина в тирозин в основном, возможно, такой же, как и в случае 4-оксибензоат — гидроксилазы. Дигидробиоптерин может существовать в виде ряда изомеров. Хиноноидная форма, представленная в уравнении (10-52), является таутомером 7,8-дигидробиопте-рина — эта форма образуется при участии дигидрофолатредуктазы (гл. 8, разд. Л,2). Возможно, читатель сможет сам решить, какие аргументы свидетельствуют в пользу структуры, изображенной в урав

встреча кислорода с электронами и синтез,.*».* г*

нении (10-52) [143, 144]. Реакцию, находящуюся в левой части уравнения (10-52), катализирует пиридиннуклеотидзависимая дигидроптеридинредуктаза [145].

Фенилаланингидроксилаза представляет особый интерес, поскольку с ее отсутствием связано одно из наиболее изученных наследственных биохимических нарушений — фенилкетонурия (гл. 14, разд.