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

Коферменты - особые природные специализированные реагенты
Тиаминдифосфат
Построение детальной картины действия PLP - зависимого фермента

Рассмотрим ряд различных стадий, через которые должен пройти за ~10^-3 с каталитический цикл аминотрансферазы. Во-первых, субстрат связывается ферментом с образованием «комплекса Михаэлиса». Затем в две стадии происходит трансальдиминирование [уравнение (8-28)], за которым следует отделение а-водорода с образованием хиноидной формы субстрат-РLР-имина. Далее требуются еще четыре стадии для образования кетамина, его гидролиза и освобождения кето-кислотного продукта с образованием РМР-формы фермента. Последовательности стадий для некоторых других фосфопиридоксалевых ферментов еще более сложны.

В случае аспартатаминотрансферазы логично предположить, что положительный заряд аминогруппы субстрата способствует достижению должной ориентации молекулы субстрата благодаря притяжению отрицательным зарядом —О^- в положении 3 кофермента [уравнение (8-28)]. Аналогичным образом некая положительно заряженная группа белка может притягивать а-СОО^--группу субстрата и в ES-комплексе нейтрализовать ее. Это в свою очередь приводило бы к снижению рК NH₃-группы субстрата, способствуя отщеплению от нее протона [55]. Заманчиво полагать, что этот протон может быть затем перенесен (возможно, с помощью какой-либо группы белка) на азот С=N-группы внутреннего шиффова основания [55]. Таким образом, нуклеофильная —NН₂-группа связывалась бы в результате процесса, одновременно повышающего электрофильные свойства углеродного атома иминной труппы. Это делало бы возможным прямое присоединение NН₂-группы к —C=N+H с образованием аддукта, изображенного в уравнении (8-28).

Как указали Иванов и Карпейский [55], каждая стадия в общей последовательности, по-видимому, изменяет электронные или стерические характеристики комплекса в целом, так что следующая стадия облегчается. Эта концепция, хотя она не доказана, возможно, является важным принципом, общим для всей энзимологии: фермент будет эффективным катализатором, если каждая стадия будет приводить к изменениям, обеспечивающим благоприятные условия для следующей стадии.

Для многих стадий катализа PLP-зависимыми ферментами необходим перенос протонов, и каждый такой перенос влияет на следующую стадию реакции. Определенные стадии требуют изменений в конформации как субстрата, так и кофермента и ферментного белка. Например, для превращения аддукта в уравнении (8-28) в субстрат-коферментное шиффово основание необходима пространственная перестройка, которая может быть обусловлена поворотом вокруг одинарной связи, как показано в уравнении (8-28), или поворотом кофермента [33, 35]. Заметим, что элиминируемая ε-аминогруппа [уравнение (8-28)] является сильно основной. Часто полагают, что эта основная группа участвует на следующей стадии в отщеплении а-Н и его переносе на 4'-углерод.

PLP можно удалить из аспартатаминотрансферазы, а вместо него вводить различные аналоги кофермента. Некоторые из аналогов хорошо связываются, но образующиеся комплексы обладают низкой каталитической активностью. Например, комплекс с N-метилированным PLP вообще не «вступает в оборот», когда добавлен глутамат. Этот факт, по-видимому, указывает на то, что протон при N-атоме пиридина должен удаляться на определенной стадии в цикле реакции, составляющей обязательное звено в программе ферментативного акта.

Читателю следует продумать, какие стерические затруднения могут встретиться в последовательности реакций и какова вероятность образования в реакции (8-28) аддукта с S-конфигурацией вместо R-конфигурации.