Далее следует (3-окисление и расщепление до таких соединений, как пируват и ацетил-СоА.

а. Катаболизм, начинающийся с декарбоксилирования

Существует и другой путь распада глутамата: а-аминобутиратный шунт, рассматриваемый в гл. 9 (рис. 9-4). а-Аминобутиратный шунт начинается не с дезаминирования или переаминирования, а с зависимого от пиридоксальфосфата декарбоксилирования. Поскольку декарб-оксилазы известны для большинства аминокислот, обычно существует несколько путей, по которым может пойти начинающееся таким образом расщепление. В ткани мозга у-аминобутират, как полагают, функционирует как важный нейромедиатор (гл. 16, разд. Б,4,б).

6. Сбраживание глутамата

Особые проблемы возникают у анаэробных бактерий, питающихся аминокислотами. Для удовлетворения их энергетических нужд необходимы сбалансированные реакции брожения. Два примера сбраживания глутамата представлены на рис. 14-5. В первом из них [уравнение (14-23)] [43] глутамат- распадается на С02, аммиак, ацетат" и бути-рат~:

2 Глутамат- + 2 НаО -f Н+ 2 СОа + 2 NHJ + 2 Ацетат- + Бутират", (14-23)

ДО'фН 7)^—131 кДж . '

I ©2 Глава 14

Данная последовательность начинается с реакций у-аминобутират-ного шунта (рис. 14-5, стадии а и б), но далее полуальдегид янтарной кислоты восстанавливается в у-оксимасляную кислоту с использованием NADH, образующегося в процессе траяс-дезаминирования. С помощью СоА-трансферазы (стадия г) образуются две молекулы ацил-СоА-про-изводного этой оксикислоты с затратой на это двух молекул ацил-СоА. Далее используется ^у-элиминирование молекулы воды аналогично тому, как это происходит при образовании вакценовой кислоты [уравнение (12-14)]. Изомеризация (возможно, с помощью того же фермента, который катализирует и элиминирование) приводит к образованию кро-тонил-СоА (стадия е). Последний подвергается дисмутации, в результате которой половина молекул восстанавливается в бутирил-СоА, а

CH:TООС

GLW

СИ,

СОО"

н.о

ООС

СООН/ N' Н

Н,С ОН

ООС

СОО

f3-Метипвспартат

Цитрамалат

Н

Ацетат

Мезаконат

+ Пируват 'Ацетил -СО А

н3 + со3 I ^ I

бутирип .-СОА

Б

РИС. 14-5. Две реакции сбраживания глутамата. А. У Clostridium aminobutylicum.

Б. У Clostridium tetanomorphum.

другая половина гидратируется и окисляется в ацетоацетил-СоА через стандартную последовательность реакций {3-окисления. Ацетоацетил-СоА расщепляется с регенерацией двух молекул ацетил-СоА. В результате расщепления бутирил-СоА организм может получить одну молекулу АТР. Вторую молекулу можно, вероятно, получить путем окислительного фосфорилирования на участке между NADH, генерируемым при образовании ацетоацетил-СоА, и реакциями восстановления крото-цил-СоА в бутирил-СоА. Оба процесса идут при уровнях окислительно-восстановительного потенциала, достаточно различающихся, чтобы сопряжение подобного рода было возможно.

Второй процесс сбраживания глутамата начинается с изомеризации глутамата в fi-метиласпартат; эта реакция катализируется мутазой, содержащей витамин В12 (табл. 8-6). Происходящая при этом перестройка молекулы делает возможным а,(3-элиминирование аммиака — процесс, невозможный для исходного глутамата. Гидратация образующегося ненасыщенного продукта в цитрамалат и альдольное расщепление последнего дает ацетат и пируват. Ацетат является одним из обычных конечных продуктов этого вида брожения. Пируват может расщепляться на Н2, С02 и ацетил-СоА под действием пируват-формиат-лиазной системы, а расщепление ацетил-СоА может обеспечить образование АТР. Другой путь состоит в превращении двух молекул ацетил-СоА в бутирил-СоА путем конденсации и восстановления. В этой реакции восстановительные эквиваленты, генерируемые при распаде пирувата, должны быть направлены на восстановление кротонил-СоА, а не на освобождение Н2. Таким образом, стехиометрия будет такой же, как и в процессах брожения, происходящих у Clostridium aminobutylicum.

е. Распад пролина

Один из путей катаболизма пролина в сущности сводится к обращению его образования из глутамата. Под действием пролиноксидазы происходит образование А^пирролин-б-карбоксилата.

Соответствующий альдегид с открытой цепью, образующийся путем гидролиза, окисляется обратно в глутамат. Существует и другой путь распада, начинающийся с окисления по другую сторону от азота кольца с образованием Д^пирролин-Я-карбоксилата. Метаболическая судьба этого соединения не ясна.

Соответствующий путь распада 4-окси-Ь-пролина, входящего в состав коллагена, дает глиоксилат и пируват [уравнение (14-24)].

Анаэробные бактерии способны восстанавливать пролин в 5-амино-яалерат [уравнение (8-34)], сопрягая эту реакцию с окислительным распадом другой аминокислоты (реакция Стикленда).

ооС

ОНк NAD+

СНО

н2+

H»+N' Н НО Н

(14-24)

Альдолбмое расщепление Дируват + Глиоксилат.

У некоторых псевдомонад осуществляется окисление оксипролина по другую сторону от азота кольца с последующим образованием а-кето-глутарата.

г. Катаболизм аргинина

Аргинин тоже подвергается обратном