Обмен серосодержащих аминокислот

Обмен серосодержащих аминокислот

В молекулах белка обнаружены три серосодержащие аминокислоты (ме-тионин, цистеин и цистин), метаболически тесно связанные друг с другом. Благодаря наличию в составе цистеина высокореактивной SH-группы в тканях легко осуществляется ферментативная окислительно-восстанови­тельная реакция между цистеином и цистином *.

ch₂-sh HS-CH2 над+ надн + н+ CHa-s-s-c-H;

CH-NHa + CH-NH₂ „^X- ^ „ CH-NH₂ CH-NH₂

I I „истеинредунтаза | |

соон соон COOH COOH

„истеин „истеин ^{„истин}

Дисульфидная связь часто образуется между двумя остатками цистеина внутри одной полипептидной цепи или между двумя полипептидными цепями, способствуя тем самым стабилизации молекулы белка. Цистеин является составной частью трипептида глутатиона, сокращенно обозна­чаемого Г—SH, что подчеркивает функциональную значимость его тио-группы и возможность образования дисульфидной связи окисленного глу-татиона (Г—S—S—Г).

Известно, что многие ферменты содержат в активном центре SH-груп-пы, абсолютно необходимые для каталитической реакции. При их окисле­нии ферменты теряют свою активность. Предполагают, что одной из главных функций глутатиона является сохранение этих ферментов в ак­тивной восстановленной форме. Окисленный глутатион может восстанав­ливаться под действием глутатионредуктазы, используя НАДФН. Кроме того, глутатион может оказывать ингибирующее действие на некоторые белки. В частности, известная реакция инактивации инсулина под действием глутатионинсулинтрансгидрогеназы, в которой SH-глутатион является до­нором водородных атомов, разрывающих дисульфидные связи между двумя полипептидными цепями молекулы инсулина. Установлена также коферментная функция глутатиона, в частности для глиоксилазы I. Ранее обсуждалось участие глутатиона в транспорте аминокислот через кле­точную мембрану.

Окисление цистеина в цистин возможно и неферментативным путем.

В процессе катаболизма сера метионина в тканях в основном переходит в серу цистеина, а взаимопревращение цистина в цистеин осуществляется легко. Поэтому проблема окисления серы всех аминокислот практически сводится к окислению цистеина. Главным путем оказался окислительный, включающий окисление цистеина в цистеинсульфиновую кислоту, транс-аминирование последней с а-кетоглутаратом и образование пирувата и сульфита по схеме:

I ^О2 ✓ i

CH-NH2 - ^-------------- *■ CH-NH₃ --Ь. с=о»- 0=0 +

Цистеинди- Трансаминаза t: {

СООН ^{оксигеназа} ₍;оОН СООН СООН

Цистеин Цистеин- Р^-СульФ^и- П^ируват

сульфинат нилпируват

Сульфит затем быстро окисляется в тканях и выводится с мочой в виде нетоксичных сульфатов и эфиросерных кислот. Использование цистеина и продуктов его окисления—цистеинсульфиновой и цистеиновой кислот—в образовании таурина рассмотрено ранее.

Метаболические пути превращения метионина в тканях значительно разнообразнее, чем пути превращения других серосодержащих аминокис­лот; тем не менее катаболизм метионина осуществляется через цистеин. Это превращение метионина в цистеин оказалось необратимым процессом. Выяснилось также, что углеродный скелет цистеина происходит из другой аминокислоты, а именно серина. Фактическим донором метильных групп в реакциях трансметилирования является не свободный метионин, а так называемый активный метионин — S-аденозилметионин, который образу­ется в процессе АТФ-зависимой реакции, катализируемой метионин-аденозилтрансферазой.

CH2-S-CH3

СН₂

I

CH-NH2

I

СООН

Метионин

Метионин-аденозил-трансфераза

CH2-s-CH2

I

\\ но он

S-Аденозилметионин

Своеобразие данной реакции заключается в том, что СН₃-группа ме-тионина активируется под действием положительного заряда соседнего атома серы. S-аденозилметионин участвует во всех реакциях, где метильная группа используется в биосинтетических реакциях: например, в синтезе адреналина, креатинина, тимина, фосфатидилхолина, бетаина и др. Об­разовавшийся после отщепления метильной группы S-аденозилгомоцистеин подвергается гидролизу на аденозин и гомоцистеин; последний исполь­зуется в синтезе серина (это основной путь превращения) или служит акцептором метильной группы от ^—СН₃—ТГФК в синтезе метионина (эту реакцию катализирует гомоцистеинметилтрансфераза), завершая, та­ким образом, своеобразный цикл активирования метильной группы.

ТГФК N⁵—СН₃-ТГФК

Метионин I

PP, + Р,

Гомоцистеин Аденозин

S-CH₃

S-Аденозилметионин (-S —CH^j R

R-CH₃

^Э S-Аденозил-

S-Аденозил--^л'' гомоцистеин

В качестве примера приводим схему биосинтеза креатина, в котором принимают участие три аминокислоты: аргинин, глицин и метионин. Реакция синтеза протекает в две стадии. Первая стадия — биосинтез гуани-динацетата—осуществляется в почках при участии глицин-амидинотранс-феразы (КФ 2.1.4.1):

HN=C-NH_a

I

N Н I

(СН_а)э

I

CH-NH2

I

соон

Аргинин

NH₂ I

CH2-COOH

Глицин

Глицинамидино-трансфераза

HN=C-NH₃

NH +

I

СН2-СООН

Гуанидинацетат

в

Орнитин

печени при участии

H₃C—N

CH2^—COOH

Креатинфосфат

H₃C-N

I

CH₂~CO

Креатин подвергается фосфорилированию с образованием креатин-фосфата, который после дефосфорилирования (необратимая реакция) превращается в креатинин, выделяющийся с мочой.

Гомоцистеин может вновь превращаться в метионин путем мети­лирования. Однако основной путь дальнейшего превращения гомоцис-теина связан с его использованием в синтезе цистеина, который мо­жет быть представлен в виде двух последовательных ферментативных реакций.

H₂O

сн₂—он он₂-вн

I I

СН₂ CH-NH₂

-I + I

CH-NH₂ СООН
СООН

Гомосерин Цистеин

сна—8—сн₂

у СН₂ CH-NHj

-^~\ I

CH-NH₂ СООН

I

СООН

Цистатионин

CH2-SH] сн₂-6н]
I I

СН, CH-NH2

I ² + I CH-NH2 СООН

СООН

Гомоцистеин Серин

Ферменты, катализирующие синтез и распад цистатионина (циста-тионин-|3-синтаза и цистатионаза), содержат ПФ. Цистеин далее подвер­гается окислению по описанному ранее пути, а гомосерин после транс-аминирования с а-кетоглутаратом превращается в а-кетомасляную кис­лоту; последняя может также образоваться из цистатионина непосредствен­но, минуя стадию гомосерина.

Дата добавления: 2015-08-29