й происходит прямое аминирование пирувата и других а-оксокислот в ходе реакций, аналогичных реакции, катализируемой глутаматдегидрогеназой [17а]. Известен бактериальный фермент, который катализирует обратимое присоединение аммиака к фумарату с образованием аспартата (гл. 7, разд. 3, 6, г).

1. Глутаматдегидрогеназа и глутаматсинтетаза

Согласно существующим представлениям, реакция, катализируемая глутаматдегидрогеназой (рис. 14-2, стадия а; см. также гл. 8, разд. 3,4), представляет собой основной путь обратимого включения аммиака в глутаминовую кислоту. Роль восстановителя в этой реакции может играть либо NADH, либо NADPH. В эукариотических клетках глутаматдегидрогеназа находится преимущественно в митохондриях. Далее под действием трансаминаз внутри и вне митохондрий азот глутаминовой кислоты перераспределяется, включаясь в другие аминокислоты. Особенно активна аспартатаминотрансфераза (гл. 8, разд. Д, 3 и Д, 7), поддерживающая равновесие между аспартатом и оксалоацетатом, с одной стороны, и парой а-кетоглутарат/глутамат—с другой.

У Е. coli и многих других бактерий восстановительное аминирование а-кетоглутарата осуществляется под действием глутаматсиитетазы (рис. 14-2, стадия б). В этой реакции азот поставляется амидной группой глутамина. Есть все основания считать, что в активном центре фермента из этой группы освобождается аммиак. Следовательно, образование шиффова основания и восстановление под действием NADPH может идти точно так же, как и в реакции а (гл. 8, разд. 3,4). Разница состоит в том, что одна из двух молекул глутамата, образовавшихся в реакции б, должна быть переведена под действием глутаминсинтетазы {разд. Б, 2) снова в глутамин с использованием одной молекулы АТР.

я.

"ООС

NADPH

про/тин

N

В некоторых белках (гл. ТЬраздЛ-З)

А-оксипралин

/ li ^ -ООС

1 ° Н СООВлокирован- , ?ли* аминогр0 па недоступ- \

на дли цик- > ос-Кет оглутара/л

лизации \Переаминирование

н,о

L-/)H3UH

Ацетат *^ H+N

' X

Н СООъ-орнитин

Альтернативный диаминопимелинатный путь см.рис.П-7

\ \ Цитруллин, ;т аргинин (см.рис. 14-4)

РИС. 14-2. Биосинтез глутаминовой кислоты, глутамина, пролина и лизина из

а-кетоглутарата.

Вследствие такого сопряжения реакции с расщеплением АТР равновесие в реакции б сильно сдвинуто в сторону синтеза глутамата. Для глутаматсинтетазы характерно очень низкое значение Км по отношению к глутамину (а следовательно, и к его амидному азоту).

Глутаматсинтетаза Е. coli представляет собой крупный белок с мол. весом 800 ООО, содержащий флавин, железо и S2- в соотношении 1:4:4 [18]. В качестве восстановителя фермент использует NADH, однако некоторые эксперименты свидетельствуют, что прочно связанный с ферментом флавин после своего восстановления служит непосредственным донором электронов, необходимых для восстановления шиффова основания,; образованного а-кетоглутаратомч с аммиаком [18].;Не вполне ясно, для *iero нужны флавиновые и\железо-сульфидные вростетические

дилильной группы с уридилил-Рп катализируется четвертым, «URs-фер-ментом. Цикл взаимопревращений Рп, катализируемый иТазой и UR-ферментами, показан в нижней части рис. 14-3 справа. Реакции алло-стерической модификации, отмеченные пунктирными линиями, показывают, что глутамин не только содействует аденилилированию глутаминсинтетазы, но также блокирует уридилилирование Рп, препятствуя удалению под действием АТазы аденилильной группы из синте-тазы. Более того, он аллостерически ингибирует и саму реакцию дезаде-нилилирования. С другой стороны, а-кетоглутарат на всех трех участках оказывает прямо противоположное действие. Несколько иной механизм был обнаружен у В, subtilis [25].

Помимо того, что она осуществляет синтез глутамина, глутаминсин-тетаза имеет еще одну важную функцию. Активная глутаминсинтетаза (но не ее аденилилированная форма) связывается с промоторными участками ДНК (гл. 15, разд. Б, 1, б) и активирует транскрипцию целого ряда генов, в том числе гена нитрогеназы [25а, Ь]. Таким образом, когда содержание глутамина становится недостаточным, «включается»

?• а-Кетоглутарат '

Глутамат

Мп2+ 0

8 Активная

Е глутаминсин- *?

тетаза

АТР

•о

• Глутамип

Алании

Глицин

Гистидин

Триптофан

СТР

AMP

Карбамаил-Р Глюкозамин- 6-Р

6-Р

!

Эти 8 соединений оказывают кумулятивное ретроингиби-рующее действие

РИС. 14-3. Регуляция действия глутаминсинтетазы из Е. coli; анакоде «плюс» в кружочке обозначена активация, знаком «минус» В кружочке — иигнбироваиие.

ряд, генов, контролирующих метаболизм азота. Накопление же глутамина содействует модификации синтетазы и потере ею способности к активации генов.

Перенос азота с глутамина на другие субстраты рассматривается в обзоре Бьюкенена [26]. При изучении этих процессов были использованы различные аналоги глутамина, относящиеся к антибиотикам; например L-азасерин и 6-диазо-5-оксо-Ь-норлейцин (DON) — антибиотики, выделенные из стрептомицетов:

О

+ I!N= N=CH—С —О—СН2—СН—СОО/* \^ NH3

Электрофильный