Основы биохимии Том 2 - А. Ленинджер 1985

Биоэнергетика и метаболизм
Биосинтез аминокислот и нуклеотидов
Глицин является предшественником порфиринов

Аминокислоты - это не только строительные блоки белков. Они служат также предшественниками многих специализированных биомолекул - различных гормонов, витаминов, коферментов, апкалоидов, полимеров клеточной стенки, порфиринов, антибиотиков, пигментов и нейромедиаторов, т. е. веществ, каждое из которых играет какую-нибудь важную биологическую роль. Недостаток места лишает нас возможности рассмотреть здесь многие вторичные биосинтетические пути, ведущие к этим продуктам. Однако на двух примерах мы все же считаем необходимым остановиться. Один из них касается синтеза креатина, соединения, которое в форме фосфокреатина (разд. 14.15) играет важную роль в биоэнергетике мышечной и нервной тканей. В его образовании участвуют три аминокислоты: глицин, аргинин и метионин (рис. 22-11).

Рис. 22-11. Биосинтез креатина и фосфокреатина. Креатин образуется из трех а минокислот - глицина, аргинина и метионина. Аргинин служит донором гуанидиновой группы (показана на красном фоне), а метионин - донором метальной группы (серый фон). Этот метаболический путь свидетельствует о разнообразной роли аминокислот в качестве предшественников других азотсодержащих биомолекул.

Рис. 22-12. Биосинтез протопорфирина IX (порфирина, содержащегося в гемоглобине и миоглобине). Атомы углерода и азота, происходящие из глицина, выделены красным. Остальные углеродные атомы происходят из сукциннльной группы сукцинил-СоА.

Второй пример - это биосинтез порфиринов, главным предшественником которых тоже является глицин. Процесс этот заслуживает особого внимания в связи с той важной ролью, которую порфириновое ядро играет в гемопротеинах, т. е. в гемоглобине и цитохромах, а также в Mg²⁺-содержащем производном порфирина - хлорофилле. Порфирины построены из четырех молекул монопиррольного производного - порфобилиногенс, путь синтеза порфобилиногена показан на рис. 22-12. 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-амино-ß-кетоадипиновой кислоты, которая затем декарбоксилируется с образованием δ-аминолевулиповой кислоты и двуокиси углерода. Две молекулы δ-аминолевулиновой кислоты конденсируются, что приводит к образованию порфобилиногена. Из четырех молекул порфобилиногена в результате ряда сложных ферментативных реакций образуется протопорфирин. Железо включается в уже готовую структуру протопорфирина. На рис. 22-12 показано, какие атомы углерода и азота в молекуле протопорфирина IX происходят из глицина. Биосинтез порфиринов регулируется концентрацией того гемопротеина, например гемоглобина, который является его конечным продуктом; этот конечный продукт ингибирует (по типу обратной связи) одну из первых реакций синтеза порфиринов.