Биосинтез - порфирин
Cтраница 2
В опытах для определения удельных активностей выделяли вещества, входящие в цикл трикарбоновых кислот. Янтарную кислоту рассматривали в качестве предшественника хлорофилла, с которого начинается биосинтез порфиринов через сукцинил-кофермент - А. [16]
Ограничение метаболизма порфиринов у высших растений путем развития пластид иллюстрируется исследованиями на мутантах ячменя альбина-7 и ксанта-23, которые имеют лишь частично развитые пластиды. Эти наблюдения свидетельствуют также о взаимодействии между клеточными процессами, контролируемыми ядерными генами ( например, метаболизмом лейцина), и развитием пластид с сопутствующим синтезом хлорофилла. Обычно не ясно, влияет ли хлороз, обусловленный недостатком минеральных элементов, непосредственно на образование какого-то фермента биосинтеза порфиринов или же он влияет на развитие пластид в целом. [17]
Гидрирование пиррола ( хлорофиллы) или его окисление ( продукт фотоокисления прото-порфирина) может в результате нарушения сопряжения двойных связей тетрапиррола приводить к образованию соединений зеленого цвета. Спектры таких соединений характеризуются интенсивной полосой поглощения в красной области; другие Хшах ( и е) в видимой области сходны у родственных порфиринов. Гидрирование порфиринового ядра по двум пиррольным атомам азота и по всем атомам углерода метановых мостиков дает порфириногены, промежуточные соединения при биосинтезе порфиринов; известны также родственные не полностью гидрированные порфирины. [18]
Уже много лет назад было известно, что моча пациентов, страдающих порфирией, через несколько часов окрашивается в темно-красный цвет. Ответственное за окраску вещество было выделено Весталлом [32] и позднее идентифицировано как порфобилиноген ( ПБГ); в то время еще не было достаточно однозначно установлено, что порфобилиноген является промежуточным соединением в биосинтезе порфиринов. Позднее было показано, что ПБГ включается в гем с большей эффективностью, чем АЛК, и, следовательно, порфобилиноген представляет собой дополнительное звено в биосинтезе порфиринов. Для проявления максимальной каталитической активности фермента необходимо присутствие тиольных реагентов. Гетерологичные пирролы типа ( 25) образуются при инкубации фермента со смесью АЛК ( 1) и левулиновой кислоты ( 24); отсюда следует, что молекула субстрата, ковалентно связанная с ферментом по типу основания Шиффа, ответственна за формирование части молекулы ПБГ, несущей боковую карбоксиметнльную группу. [19]
Опыты с глицином, меченным 14С, показали, что углерод метиленовой группы глицина внедряется в положения 4, 9, 14, 16 колец А, В, С и D порфинового ядра и образует, кроме того, все четыре метеновых мостика, но карбоксильная группа глицина не участвует в образовании пор-фирина. Остальные двадцать шесть углеродных атомов молекулы про-топорфирина образуются из метильной и карбоксильной групп уксусной кислоты; однако из распределения активности в молекуле протопорфи-рина видно, что уксусная кислота участвует в биосинтезе порфиринов в виде какой-то четырехуглеродной единицы. Как было показано, такой четырехуглеродной единицей является янтарная кислота, возникающая из ацети-кофермента А в цикле трикарбоновых кислот ( см. стр. Лимонная и а-кетоглутаровая кислоты, лежащие на пути превращения уксусной кислоты в янтарную в этом цикле, таким образом, также участвуют в биосинтезе порфиринов. [20]
Тетрапиррольные пигменты, представляющие собой группу соединений со столь жизненно важными биологическими функциями, изучались чрезвычайно интенсивно. Поэтому о механизмах их образования и функционирования известно больше, чем в случае какой-либо другой группы пигментов. Установление трехмерных структур миоглобина и гемоглобина и механизма, с помощью которого гемоглобин функционирует в транспорте кислорода, представляет собой один из классических образцов научного исследования. Во многом ясным стал также путь, по которому хлорофиллл используется как главный светособирающий пигмент в фотосинтезе ( гл. Основные аспекты биосинтеза порфиринов ( и коррина), в том числе его детали и стереохимия, изучены в очень элегантных опытах с помощью классических радиоизотопных методов и усовершенствованных методов введения и анализа 13С - и 2Н - метки. Желающий изучать биосинтез порфиринов не смог бы сделать ничего лучшего, чем прежде всего внимательно прочитать эти работы. Тем не менее даже при таком положении вещей ход некоторых биосинтетических превращений до сих пор полностью не установлен. [21]
Пигменты желчи образуются в результате окислительного разложения тема. Один из них - билирубин - 1Хск ( 33), желтый пигмент, ответственный за характерное желтое окрашивание кожи при желтухе. Циклическая система коррина схожа с порфиринами, но имеет в кольце на один атом углерода меньше. Наиболее важный коррин - витамин В ( 34), недостаток которого в организме человека приводит к злокачественной анемии. Уропорфириноген - Ш, будучи также предшественником витамина Ви, позволяет установить явную связь между биосинтезом основных порфиринов и корринов. [22]
Тетрапиррольные пигменты, представляющие собой группу соединений со столь жизненно важными биологическими функциями, изучались чрезвычайно интенсивно. Поэтому о механизмах их образования и функционирования известно больше, чем в случае какой-либо другой группы пигментов. Установление трехмерных структур миоглобина и гемоглобина и механизма, с помощью которого гемоглобин функционирует в транспорте кислорода, представляет собой один из классических образцов научного исследования. Во многом ясным стал также путь, по которому хлорофиллл используется как главный светособирающий пигмент в фотосинтезе ( гл. Основные аспекты биосинтеза порфиринов ( и коррина), в том числе его детали и стереохимия, изучены в очень элегантных опытах с помощью классических радиоизотопных методов и усовершенствованных методов введения и анализа 13С - и 2Н - метки. Желающий изучать биосинтез порфиринов не смог бы сделать ничего лучшего, чем прежде всего внимательно прочитать эти работы. Тем не менее даже при таком положении вещей ход некоторых биосинтетических превращений до сих пор полностью не установлен. [23]
Этот путь выяснен главным образом в исследованиях с использованием радиоактивных изотопов, проведенных Давидом Шемином. На первой стадии глицин взаимодействует с сукцинил - СоА, что приводит к образованию а-алшно - ( 3-кетоадипиновой кислоты, которая затем декарбоксилируется с образованием 5-аминолевулиповой кислоты и двуокиси углерода. Две молекулы 8-аминолевули-новой кислоты конденсируются, что приводит к образованию порфобилиногена. Из четырех молекул порфобилиногена в результате ряда сложных ферментативных реакций образуется протопорфи-рин. Железо включается в уже готовую структуру протопорфирина. На рис. 22 - 12 показано, какие атомы углерода и азота в молекуле протопорфирина К происходят из глицина. Биосинтез порфиринов регулируется концентрацией того гемопротеина, например гемоглобина, который является его конечным продуктом; этот конечный продукт инги-бирует ( по типу обратной связи) одну из первых реакций синтеза порфиринов. [25]
Страницы: 1 2