Глава 14

углерода. Атомы, отмеченные звездочками, произошли от глицина, а непомеченные атомы углерода-—от карбоксильного углерода ацетата.

В растениях используется иной путь. В б-аминолевулинат входит целиком весь 5-углеродный скелет а-кетоглутарата. Возможно, процесс начинается с внутримолекулярной окислительно-восстановительной реакции (возможно, после предварительного превращения а-кетоглутарата в тиоэфир), похожей на идущую в обратном направлении реакцию, катализируемую глиоксилазой I (гл. 7, разд. Л). Продуктом этой реакции должен быть \,б-диоксовалерат

О II осе—сн2сн2—с—сно,

который подвергается восстановительному аминированию с образованием б-аминолевулината [74].

Как показано на рис. 14-13, превращение двух молекул б-аминоле-вулиновой кислоты в порфобилиноген является многостадийной реакцией, начинающейся с альдольной конденсации (стадия б). Полагают, что фермент, катализирующий эту реакцию, образует шиффово основание с карбонильной группой одной из молекул субстрата, как указано на рисунке [75, 76]. За альдольной конденсацией следует дегидратация с образованием двойной связи между двумя атомами углерода, а замыкание кольца (стадия в) происходит путем последовательных перемещений иминной связи, 'подобных тем, которые были описаны ранее (т. II, стр. 228). Наконец, для образования порфобилиногена еще требуется таутомеризация (стадия г). Конденсация молекул порфобилиногена, приводящая к образованию порфиринов, протекает с участием двух ферментов, порфобилиногендезаминазы и уропорфириноген Ш-косинте-тазы. Дезаминаза катализирует стадию д (рис. 14-13). Аммиак в результате элиминируется, но это необязательно происходит путем показанной на рисунке реакции прямого замещения. Может наблюдаться и перемещение электрона из соседнего азота в том же кольце. Нетрудно представить себе четырехкратное повторение такой конденсации с образованием симметричного предшественника молекулы уропорфирина I (рис. 10-1). В присутствии косинтетазы протекает реакция иного рода. Обратите внимание, что пятичленное кольцо в порфобилиногене характеризуется симметричным расположением двойных связей. Таким образом, реакция конденсации может затрагивать любой из атомов, находящийся в а-положении относительно кольцевого азота. За серией реакций конденсации (рис. 14-13, стадия е) следуют таутомеризация, разрыв и воссоединение цикла таким образом, чтобы порядок расположения карбоксиметильных и карбоксиэтильных боковых цепей отвечал уропорфириногену III. Последующий ряд реакций декарбоксилирования и окисления [77] ведет прямо к образованию протопорфирина IX.

Включение в протопорфирин ферро-иона требует участия специального фермента, протогем — ферро-лиазы (феррохелатазы) [78, 79]. Установлено, что этот фермент прочно связан с внутренней мембраной митохондрий животных клеток, хлоропластов растений и хроматофоров бактерий. Хотя обычно Fe2+, по-видимому, является единственным ионом металла, включающимся в порфирин, в дрожжах в заметных количествах накапливается [Zn2+]-протопорфириновый хелат; известен также комплекс с Си2+ (гл. 10, разд. Б, 1).

а. Хлорофилл [80, 81]

Первой стадией превращения протопорфирина IX в хлорофилл может быть включение Mg2+. Эта реакция самопроизвольно почти не идет

и требует участия катализаторов. Далее происходит метилирование карбоксиэтильной боковой цепи кольца III [уравнение (14-35)],

SAM

Прото-lX (Протопорфирин IX)

? ЪЛ^-Прото-YX

М^-Прото-1Х

Метиловый Эфир

(14-35)

Остальные стадии образования хлорофилла представляют собой насыщение винильной группы при кольце IV, замыкание кольца V и присоединение остатка фитила (см. рис. 13-19, на котором представлены структуры хлорофиллов). Замыкание кольца V происходит вслед за р-окис-лением трехуглеродной боковой цепи, как показано в уравнении (14-36). За этим следует окислительное замыкание кольца в протохлорофиллид а.

\

н

!

III

Н

I

'Окисление * СН2 СН:!

СНг

I

H3CO—C=O

Последний соединяется с фитолом (вероятно, с промежуточным образованием фнтилпирофосфата), в результате чего образуется хлорофилл а. Хлорофилл Ь, по всей вероятности, получается из хлорофилла а, а бактериохлорофиллы синтезируются из хлорофиллнда а, причем фитильные группы присоединяются уже после восстановления кольца IV.

6"- Коррины

Образование витамина Bi2 и других корринов требует сжатия цикла с элиминированием метенового мостика между кольцами А и D порфиринов (дополнение 8-Л). Естественно предположить, что метильная группа при атоме С-1 корринового кольца образуется из того же атома углерода, что и метеновый мостик в порфиринах (нетрудно представить себе такую модифицированную реакцию конденсации, при которой замыкание кольца на стадии е (рис. 14-13) происходило бы путем нуклео-фильного присоединения к связи C = N кольца А). Однако данные 13С-ЯМР исключают такую возможность. Когда синтез витамина В12 проводили в присутствии *3С-метилсодержащего метионина, исследование Продукта показало, что 13С попал в семь метильных групп. Мечеными Оказались все