ходных металлов (гл. 10, разд. Б,3). Дальнейшее исследование необычной реакции, катализируемой рибулозодифосфат-карбоксилазой, несомненно, представит большой теоретический и практический интерес; последний связан с тем, что эта реакция имеет большое значение в снижении выхода фотосинтеза (гл. 13, разд. Д, 9).

Л. Некоторые реакции изомеризации и перегруппировки

Имеется небольшое число метаболических реакций, которые не укладываются ни в один из уже описанных типов реакций и, по-видимому, не связаны с участием кофермента. Эти реакции включают перенос алкильных групп или атомов водорода от одного углерода к другому. Атомы водорода перемещаются в результате прямого переноса без обмена с окружающей средой. Все эти реакции могли бы включать образование карбоний-ионов, однако часто существует несколько возможных механизмов.

Простой 1,3-перенос протона показан в табл. 7-1 как реакция типа 6.А. Примером реакции такого типа является изомеризация олеиновой кислоты в траяс-Л10-октадекановую кислоту, катализируемая растворимым ферментом из псевдомонад [172]:

Н

\ I н

/Ч~оСЧ /Н —> )С=С( <7'83>

н н *сч н сн*~

О^^иновая кислота ТРОНЕ-Д - Октаоекеновая

< цис-А9-октаиекемовая кислота кислота)

Второй пример — изомеризация изопентенилпирофосфата в диметилал-лилпирофосфат [173]:

СН, СНз

Зн н„ н н+ зн н

Изопеитенил- Диметипаллилпирофзефат пирофосфат

Стереохимическое исследование проводилось с использованием меченного 3Н соединения, показанного в уравнении (7-84). Про-Я-иротоя уходит от С-2, а присоединение протона происходит с re-стороны кС-4. Когда реакцию проводят в 2Н20, образуется хиральная метильная группа [173], как показано в уравнении (7-84). Предполагаемые механизмы реакции должны учитывать образование карбоний-иона, аниона и процессы присоединения — отщепления. Возможно также согласованное присоединение и отщепление протона, причем такой механизм предполагает транс-стереохимию.

Реакция типа 6.В (табл. 7-1) представляет собой аллильную перегруппировку с одновременной конденсацией с другой молекулой. Эта реакция, приведенная в табл. 7-1, протекает в процессе полимеризации полипренильных соединений (гл. 12, разд. 3). Она могла бы инициироваться образованием карбоний-иона, происходящим в результате отщепления Y~ (пирофосфатной группы), или начинаться с образования аниона, происходящего в результате отщепления протона или присоединения нуклеофильной группы фермента. В работе [173а] приведены доводы в пользу механизма с участием карбоний-иона.

сн, сн. н+

Н3С—С С—СНз ^ > н3с—

он он

Пинокол

Реакция типа 6.В (табл. 7-1) происходит при биосинтезе лейцина и валина (рис. 14-10). Перегруппировку этого типа часто сравнивают с неферментативной, катализируемой кислотами пинакол-пинаколоно-вой перегруппировкой, в которой имеет место сходный перенос алкиль-ной группы:

сн3 сн3

С-—С—СН3

он о+н2

^ н2о

СНз СНз СН3

н3с- с——-ч:—сн3 —^ Н3С—С—С—СН3

(Р Н+ о СНз (7-85)

Н Пииаколои

12— I8P6

Катализируемая ферментом перегруппировка, по-видимому, приводит к образованию структуры, показанной в табл. 7-1 в скобках, однако тот же самый фермент всегда катализирует восстановление NADP в диол (Mg2+-3aBHCHMbift фермент, называемый изомероредуктаза аце-тооксикислоты). В действительности эта перегруппировка никогда не происходит без соответствующего восстановления [174], и вполне возможно, что существуют механизмы, отличные от того, который приведен в табл. 7-1.

Родственная реакция катализируется глиоксалазой I.— SH-rpynna трипептида глутатиона (дополнение 7-Ж) присоединяется к альдегидному карбонилу субстрата метилглиоксаля. Аддукт подвергается перегруппировке, сопровождающейся перемещением атома водорода (табл. 7-1). Продукт реакции, тиоэфир D-молочной кислоты и глутатиона, гидролизуется вторым ферментом — глиоксалазой II [175,176]. Францен [175] предложил элегантную модель, используя такие соединения, как диметилтиоэтаноламин.

[Примечание, внесенное в корректуре. Последние эксперименты, выполненные с глиоксалазой I с использованием метода ЯМР высокого разрешения, показали, однако, что в том случае, когда реакция протекает в 2НгО, некоторое количество дейтерия входит в продукт— лактат. При исследовании модельной системы в продукте реакции обнаружен один атом 2Н [176а]. Эти результаты позволяют предположить, что механизм действия глиоксалазы I включает образованием ендиола из аддукта метилглиоксаля и глутатиона. Следовательно, эта реакция должна быть рассмотрена в разделе, посвященном реакциям, катализируемым изомеразами Сахаров (разд. И,1).]

Сложная перегруппировка, инициируемая карбоний-ионом, имеет место при введении гидроксильной группы в стерины [реакция 6.Г в табл. 7-1; см. также уравнение (12-31)].

Дополнение 7-Ж

Глутатион— внутриклеточный трипептид3,6

О

В 1929 г. Ф. Г. Хопкинс открыл трипептид глутатион (GSH) и показал, что он находится в большинстве клеток, если не во всех. В клетках животного происхождения это соединение обычно находится