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

Биосинтез; как образуются новые молекулы
Полипренильные (изопреноидные) соединения
Образование симметричных терпенов, сквалена и фитоена

Соединение двух молекул С₁₅-фарнезилпирофосфата по типу «голова к голове» приводит к образованию С₃₀-сквалена. Подобным же образом две молекулы С₂₀-геранилгеранилпирофосфата соединяются с образованием С₄₀-фитоена — предшественника каротиноидных пигментов растений. Эти две важные реакции конденсации, по-видимому, существенно различаются по механизму.

При синтезе сквалена происходит отщепление обеих пирофосфатных групп от молекул предшественников, а также потеря протона из положения С-1 в одной из молекул фарнезилпирофосфата. Остальные три водорода у первого углеродного атома (С-1) сохраняются. В то же время вводится один протон (про-S) от NADPH (с В-стороны).

Предполагаемый [82] механизм реакции описывается уравнением (12-27).

Нуклеофильная группа Y^-, принадлежащая ферменту, присоединяется во месту двойной связи, прилежащей к пирофосфатной группе одной из молекул фарнезилпирофосфата. Это инициирует согласованное замещение пирофосфатной группы второй молекулы фарнезилпирофосфата [уравнение (12-27), этап а]. Водород про-S, ближайший к центрально расположенной двойной связи в образовавшейся структуре, диссоциирует в виде протона, вероятно, под влиянием основной группы фермента. Оставшийся анион замещает группу Y^- с образованием циклопропановой структуры [уравнение (12-27), этап б]. Продукт этой реакции прескваленовый алкогольпирофосфат был выделен из дрожжей в виде свободного спирта [83, 83а]. Циклопропановая структура далее раскрывается, превращаясь в циклобутановую [уравнение (12-27), этап в]. Последняя восстанавливается с помощью NADPH, что приводит к отщеплению пирофосфата с образованием конечного продукта процесса — сквалена [уравнение (12-27), этап г]. Частично очищенный фермент, катализирующий эти последовательные реакции, был выделен из фрагментов дрожжевых мембран [84].

РИС. 12-14. Биосинтез каротиноидных пигментон.

Согласно другому предположению [85, 86], дело происходит таким образом, что пирофосфатный эфир прескваленового спирта теряет пирофосфатную группировку [уравнение (12-28)] и образует карбоний-ион, которому приписывается структура неклассического бициклобутоний-иона. Два способа перестройки такой структуры приведены в уравнении (12-28). Конечный продукт, образовавшийся из карбоний-иона, при восстановлении водородом молекулы NADPH должен превратиться в сквален.

Фитоен синтезируется в основном аналогичным путем, но без восстановления промежуточных продуктов водородом NADH. Известно что водород пpo-5R в мевалоновой кислоте сохраняется в центре цис-фитоена, как показано на рис. 12-14. В растениях образуется также транс-изомер фитоена, содержащий один атом водорода геранилпирофосфата в положении пpo-S и один в положении пpo-R по месту центральной двойной связи [87].