, Фермент состоит из двух субъединиц с мол. весом — 130 ООО и ~ 42 ООО. Поразительным свойством фермента Е. coli является его способность использовать в качестве донора аминогрупп любой из двух субстратов—свободный аммиак или глутамин [26, 35]. Более того, легкая субъединица обладает глутаминазной активностью — она способна гид-ролизовать глутамин с образованием аммиака. Фактически дело, видимо, обстоит так, что глутамин может гидролизоваться с освобождением свободного аммиака в активных центрах всех ферментов, катализирующих реакции, в которых донором азота служит аминогруппа глутамина. Тяжелая субъединица синтетазы не только содержит биотин, но и подвергается аллостерической модификации под действием ряда эффекторов. Орнитин и аммиак активируют фермент (рис. 14-4), а ура? цил, пиримидиновый конечный продукт, оказывает ретроингибирующее действие.

О содержании биотина в карбамоилфосфатсинтетазе млекопитающих данных не имеется, однако известно, что она тоже действует по многостадийному механизму. Считают, что первоначально образующийся карбоксилфосфат (связанный с ферментом) далее реагирует с аммиаком и превращается в связанный с ферментом карбамат. Для синтетазы печени мощным аллостерическим эффектором является N-ацетилглутамат (рис. 14-4), предшественник орнитина [17].

Продолжая далее обсуждение цикла мочевины, следует отметить,

что константа равновесия реакции, катализируемой орнитинтраискарбамоилазой (реакция г, рис. 14-4), настолько высока, что орнитин полностью превращается в цитруллин. Превращение цитруллина в аргининосукцннат и последующий распад на фумарат и аргинин — процессы

исключительно сложные. г

Для реакции, катализируемой аргининосукцииат-синтетазой, установлено, что уреидогруппа цитруллина активируется с помощью АТР [уравнение (14-17), стадия а].

H2N^ АТР РР, HN^ О AMP HN

\ = l80 ^ \^Q~P— O— Ad ^ > \—NH2—Asp (14-17>

HN HN \ (1,- N/

К R H2N R

44 Аспартат

Цитруллин Аргининосукцината

Таким образом, 180, присутствующий в составе уреидогруппы, переходит в молекулу AMP. Весьма вероятно, что реакция протекает с образованием цитруллинаденилата в качестве промежуточного соединения (средняя часть уравнения 14-17). Аргининосукциназа (рис. 14-4, реакция ж) катализирует элиминирование аргинина с образованием фума-рата. Фермент полностью аналогичен бактериальной аспартазе, элиминирующей аммиак из аспартата и тоже образующей фумарат. Как и последний фермент (гл. 7, разд. 3,6, г), аргининосукциназа осуществляет транс-элиминирование. Фумарат может в ходе реакций цикла три-карбоновых кислот снова превращаться в оксалоацетат, который в свою» очередь может быть реаминирован в аспартат.

Аспартат используется точно таким же образом для введения аминогрупп в ходе других метаболических последовательностей, например-для образования адениловой кислоты из инозиновой кислоты (рис. 14-32).

Расщепление аргинина с образованием орнитина переводит путы биосинтеза аргинина в цикл синтеза мочевины. Этот цикл присущ только организмам, экскретирующим азотистые шлаки в виде мочевины,., тогда как путь, ведущий к биосинтезу аргинина, используется почти всеми организмами.

У взрослого человека выделение мочевины составляет приблизительно 20 г в день. При снижении этих количеств в крови может накапливаться аммиак, достигая токсического уровня. В норме плазма содержит 0,5 мг-л-1 аммиака, и токсические симптомы проявляются уже При превышении этого уровня в 2—3 раза. И неудивительно, что обнаружен ряд наследственных нарушений в ферментной системе, принимающей участие в цикле мочевины. Одно из наиболее распространенных нарушений (аргининосукцинацидурия) связано с отсутствием способности к расщеплению аргининоянтарной кислоты. Известны как летальные, так и нелетальные варианты этой болезни. Описано свыше 20 нелетальных случаев. Для всех наследственных нарушений цикла мочевины характерны непереносимость богатой белками пищи, а также-и психические расстройства. Токсическое накопление аммиака в крови часто наблюдается при алкогольном циррозе печени, что объясняется: пониженной способностью печени к синтезу мочевины.

3. Перенос амидиновых групп и синтез креатина

Концевая амидиновая группа аргинина

!

H2N-C=NHЈ

переносится целиком в состав ряда других соединений путем простых реакций замещения. Примером служит образование гуанидинуксуснойг кислоты [уравнение (14-18)].

В результате трансметилирования от S-аденозилметионина [уравнение (14-18), стадия б] гуанидинуксусная кислота превращается в креатин, играющий особенно важную роль в мышцах. Креатинкииаза обратимо переносит фосфатный остаток от АТР на креатин с образованием N-фосфата [уравнение (14-18), стадия в]. Креатинфосфат служит важным «энергетическим буфером» мышечного сокращения (дополнение 10-Е). Обратимое действие креатинкиназы обеспечивает быстрый пеОрнитин NH2

"ООС—СНг—N NH3

Н

^ООС —СН;—N NH,;

сн3

Креатин

, [уанидинуксусная кислота

А. °

ООС —СН, —N N— Р— ОI н ;

СН., он

Креатинсроссрат

О

NH

(14-18)