Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 2 - Д. Мецлер 1980

Коферменты - особые природные специализированные реагенты
Тиаминдифосфат
Пиридоксальфосфат

Фосфорный фиральдегидной формы витамина B6, пиридоксальфосфат (пиридоксаль-Р, или PLP), необходим для многих ферментов, катализирующих реакции превращения аминокислот и аминов. Число таких реакций огромно, и пиридоксальфосфат несомненно является одним из наиболее многосторонне действующих природных катализаторов. Первой была обнаружена реакция переаминирования — процесс, занимающий центральное место в метаболизме азота.

1. Переаминирование [33]

В 1937 г. Александр Браунштейн и Мария Крицман описали новую реакцию, в результате которой аминогруппы могли переноситься от одного углеродного скелета к другому. Так, например, аминогруппа глутаминовой кислоты переносится к углеродному скелету щавелевоуксусной кислоты с образованием аспарагиновой кислоты и а-кетоглутарата:

Браунштейн представлял себе широкую распространенность и значение этого процесса переаминирования в метаболизме азота в живых организмах. Был обнаружен ряд аминотрансфераз (трансаминаз), катализирующих подобные превращения, в которых одним из реагентов является обычно глутамат.

Несколько лет спустя Снелл сообщил о неферментативном превращении пиридоксаля в пиридоксамин (дополнение 8-Д) при нагревании с глутаматом и отметил, что и этот процесс является переаминированием. Он предположил, что пиридоксаль может являться частью кофермента, необходимого для трансаминаз. Эта гипотеза вскоре подтвердилась, и кофермент был идентифицирован как пиридоксаль-5'-фосфат (рис. 8-5). Примерно в это же время Гунзалус и его сотрудники сообщили, что активность тирозиндекарбоксилазы, продуцируемой молочнокислыми бактериями, аномально низка, если в питательной среде отсутствует пиридоксин. Добавление пиридоксаля вместе с АТР приводила к увеличению декарбоксилазной активности. При этом синтезировался PLP, который, как было показано, и являлся требуемым коферментом. Вскоре стало очевидным, что PLP функционирует также во многих других ферментных системах.

Дополнение 8-Д

Семейство витамина B6: пиридоксин, пиридоксаль и пиридоксамин

К выводу о существовании нового витамина пришли в 1934 г., когда было замечено, что у крыс, которые содержались на очищенной от витаминов пище с добавками тиамина и рибофлавина, развивается дерматит мордочки — «пеллагра крыс». В 1938 г. был выделен и синтезирован пиридоксин (обычная форма витамина В6, поступающего в продажу). Вскоре исследования потребностей молочнокислых бактерий в питательных веществах выявили существование других природных форм нового витамина, которые более активно ускоряли рост некоторых штаммов этих бактерий, чем пиридоксин. В 1944 г. Снелл идентифицировал такие неизвестные вещества, как амин пиридоксамин и альдегид пиридоксаль.

Пиридоксаль можно было получить из пиридоксина окислением в мягких условиях, а пиридоксамин — из пиридоксаля (трансаминированием) при нагревании с глутаминовой кислотой в растворе. В действительности именно эти простые эксперименты подсказали Снеллу правильную структуру новых форм витамина В6.

Кислотно-основные реакции и таутомерия пиридоксина рассматривались ранее в гл. 4, разд. В, 3 и В, 4.

Суточная потребность. Витамин В6 широко распространен в продуктах питания, и симптомы серьезной недостаточности этого витамина у человека наблюдаются редко. В большинстве случаев взрослому человеку, по-видимому, достаточно получать по 1,5—2 мг витамина В6 в день, детям — по 0,4 мг в день. Однако последняя цифра, возможно, близка к нижней границе нормы. В ряде случаев появление судорог приписывали частичному разрушению витамина В6, содержащегося в молоке. Судороги наблюдаются при снижении содержания витамина В6 примерно до 50% от его нормального уровня в женском молоке.

В тканях животных и получаемых из них продуктах витамин В6 в основном находится в виде пиридоксаля, пиридоксамина и их фосфорных эфиров. Лабильностью альдегида объясняется легкость разрушения витамина при чрезмерном нагревании или на свету. Между тем ткани растений содержат в основном пиридоксин, который более устойчив. Фосфорилированные формы витамина В6 могут подвергаться в клетках взаимопревращенияма,б. Пиридоксин-5'-фосфат можно окислить до PLP, а последний подвергается переаминированию в РМР.

Имеются клинические сообщения о младенцах с аномально высокой потребностью в витамине В6 (2— 10 мг/день), и известен ряд редких метаболических заболеванийв-д, при которых отдельные ферменты, например цистатионинсинтетаза, имеют пониженное сродство к PLP. Пациентам с этими заболеваниями также помогает прием повышенных количеств витамина. Известны случаи чрезмерно обильной экскреции витамина В6; разительный пример представляет линия лабораторных мышей, которые нуждаются в удвоенном по сравнению с нормой количестве витамина В6 и умирают в конвульсиях спустя короткое время после исключения витамина В6 из пищив.

а Snell Е. Е., Haskell В. Е. (1970). Compr Biochem., 21, 47—71.

б Johansson S., Lindstedt S., Tiselius H.-G. (1974). J. Biol. Chem., 249, 6040—6046.

в Mudd S. H. (1971). Fed. Proc, Fed. Am. Soc. Exp. Biol, 30, 970—976

г Bell R. R., Haskell В. E. (1971). Arch. Biochem Biophys., 147, 588—601.

д Pascal T. A. Gaull G. Е., Beratis N. G., Gillam В. M., Tatian H. H., Hirschhorn К. (1975). Science, 190, 1209—1211.