оложения. Однако, если Х~ атакует со стороны, противоположной одному из других кислородов, —О—Я занимает экваториальное положение.

Группы, находящиеся в аксиальном и экваториальном положениях пятивалентного промежуточного соединения, существенно различаются по своей химической реакционноспособности [62]. В частности, отщепление нуклеофильной группы с образованием тетраэдрического фосфата происходит гораздо легче, если она находится в аксиальном, а не в экваториальном положении. Вновь вернемся к рибонуклеазе. В уравнении (7-19) показано, что в промежуточном пятиковалентном соединении, образующемся, когда 2'-гидроксильная группа атакует фосфор со стороны, противоположной положению 5'-кислорода второго нулеотид-?ного звена, как атакующая, так и уходящая группы находятся в аксиальных положениях. Благодаря этому облегчается отщепление уходящей

• шщ реакции, каталилируемыл ферментами

труппы. На стадии б уравнения (7-19) показано (произвольно), как происходит атака молекулой воды со стороны, противоположной З'-кис-лороду. Это должно привести к образованию промежуточного соединения, в котором отщепляемая группа (2'-кислород) находится в экваториальном положении. Прежде чем эта группа сможет отщепиться, она, по-видимому, должна претерпеть пермутациоиную перегруппировку — перенос из экваториального положения в аксиальное.

Один из типов пермутационной перегруппировки, известный как псевдовращение, можно изобразить следующим образом [63, 64]:

i on 33 jHfidof

Аксиальные группы а и b перемещаются назад путем «вибрационного движения», в то время как экваториальные группы 2 и 3 двигаются вперед, оставаясь в той же самой экваториальной плоскости. Экваториальная группа 1 остается на месте. Это приводит к тому, что угол между экваториальными группами, равный в исходном состоянии 120°, уменьшается, а углы между группой 1 и аксиальными группами увеличиваются до тех пор, пока все четыре угла, образованных группой 1, не станут эквивалентными. Образующаяся в результате тетрагональная бипирамида является «высокоэнергетическим» переходным состоянием процесса псевдовращения, которое может либо вернуться обратно к исходному состоянию, либо при продолжающемся движении групп в том же самом направлении, что и раньше,— к структурам, показанным в правой части уравнения (7-21). В конечной структуре группы 2 и 3 находятся в аксиальном положении, а группы а и Ь, первоначально находившиеся в аксиальном положении, переходят в экваториальное положение. Другой механизм пермутационной перегруппировки, получивший название «турникетной перегруппировки», приводит к тому же конечному продукту реакции, что и псевдовращение [65]. Псевдовращение— процесс достаточно медленный и поэтому в некоторых ферментативных реакциях может, по-видимому, выступать в роли стадии, лимитирующей скорость.

Расположение реагентов при атаке замещающей группой в положении, противоположном уходящей группе, соответствует «линейному» механизму, в то время как атака с другой стороны, приводящая к образованию промежуточного соединения, которое претерпевает псевдовращение, представляет собой процесс, допускающий смежное положение групп (adjacent process).

Если два атома, присоединенных к фосфору, являются частью пяти-членного цикла [как в случае с циклическим промежуточным производным, образующимся в рибонуклеазной реакции (7-19)], то один из них должен занять аксиальное, а другой-—экваториальное положение. Это означает, что на стадии б уравнения (7-19) молекула воды должна обязательно атаковать положение, противоположное либо 2'-, либо З'-кислородному атому, но ие двум 'другим атомам кислорода.

Изучение стереохимического аспекта действия рибонуклеазы на диа-стереоизомеры уридин-2',3'-циклического фосфотионата [66] наряду с

другими данными [67] указывают на то, что в случае этого фермента действует линейный механизм:

4. Образование метафосфата

Реакции замещения у атома фосфора могут протекать также по механизму внутреннего замещения (элиминирования) с образованием* метафосфат-иона (стадия а в приведенном ниже уравнении):

о о

н—о

R— CfcrP—О- > R—ОН + Р=0

> -Метафосфат

(7-22)

О О л

II i W

Y—ОН + Р=0 » Y—О—Р—ОН

А

Затем к освободившемуся метафосфат-нону должен присоединиться нуклеофильный реагент (стадия б). Образование метафосфата аналогично образованию карбоний-ионов при действии лизоцима [уравнение (7-10)]. В такой же мере, в какой трудно надежно установить механизм с участием карбоний-иона, трудно выяснить и роль метафосфата в ферментативном катализе.

5. Нуклеаза микрококков (стафилококков)

Гидролизующий полинуклеотиды бактериальный фермент, который широко используется для анализа ближайших соседей (гл. 2, разд. 3,4), может осуществлять гидролиз ДНК и РНК до З'-нуклеотидов. Установлена трехмерная структура молекулы нуклеазы стафилококков, состоящей из 149 аминокислотных остатков [69—71]. Так же как и в случае панкреатической рибонуклеазы, молекулу нуклеазы стафилококков можно расщепить на два активных пептида (ф