БИОХИМИЯ - Л. Страйер - 1984

ТОМ 1

ЧАСТЬ I. КОНФОРМАЦИЯ И ДИНАМИКА

ГЛАВА 7. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТОВ: ЛИЗОЦИМ И КАРБОКСИПЕПТИДАЗА

В 1922 г. лондонский бактериолог Александр Флеминг (A. Fleming) простудился. Он был не из тех, кто упускает случай, и быстро сообразил, что может использовать свое недомогание как возможность провести эксперимент. Поместив несколько капель носовой слизи на чашку, где выращивались бактерии, он через некоторое время с волнением обнаружил, что вокруг слизистых выделений бактерии растворились. Флеминг предположил, что в слизи, вероятно, содержится универсальный антибиотик, поиском которого он как раз занимался. Флеминг установил природу антибактериального вещества: это был фермент, который он назвал лизоцимом -лизо, потому что он растворял (лизировал) бактерии, цим (зим), потому что он был ферментом (энзимом). Флеминг открыл, кроме того, новый вид бактерий, особенно чувствительных к действию лизоцима; эти мелкие округлые бактерии он назвал Micrococcus lysodeikticus («deiktikos» - способный показывать). Флеминг обнаружил, что много лизоцима содержится в слезах. Слезы получали от добровольцев, которых подвергали «испытанию лимоном» - закапывали в глаз немножко лимонного сока. Тогда же в журнале «St. Marry’s Hospital Gazette» была помещена карикатура, изображающая детишек, пришедших ради нескольких пенсов в лабораторию Флеминга, где один сотрудник их колотит, а второй собирает слезы! Флеминг был, однако, разочарован, когда обнаружил, что лизоцим не эффективен в отношении наиболее опасных микробов. Спустя 7 лет он все же открыл высокоэффективный антибиотик пенициллин, поразительным образом подтвердив замечание Пастера, что случай является к тому, кто его ищет.

7.1. Лизоцим расщепляет клеточные стенки бактерий

Лизоцим растворяет клетки определенных видов бактерий, расщепляя полисахаридный компонент клеточных стенок. Функция клеточных стенок бактерий-обеспечение механической прочности. Бактерия, лишенная клеточной стенки, обычно лопается из- за высокого осмотического давления, внутри клетки. Структуру клеточных стенок бактерий мы подробно рассмотрим в одной из следующих глав. Здесь же остановимся только на структуре их полисахаридного компонента.

Рис. 7.1. Электронная микрофотография изолированных клеточных стенок Micrococcus lysodeiktikus

Полисахарид клеточной стенки содержит два типа сахаров: N -ацетил глюкозамин (NAG) и N-ацетилмурамовую кислоту (NAM). Оба сахара являются производными глюкозамина с ацетилированной аминогруппой (рис. 7.2). В NAM углерод С-3 углеводного кольца образует эфирную связь с боковой цепью лактата. В клеточной стенке бактерий NAM и NAGсоединены гликозидной связью между С-1 одного углеводного остатка и С-4 другого. Атом кислорода в гликозидной связи располагается либо выше, либо ниже плоскости, в которой лежат углеводные кольца: при α-конфигурации атом кислорода расположен ниже плоскости сахара, при β-конфигурации-над этой плоскостью (более подробно о свойствах и номенклатуре сахаров см. гл. 12). Все гликозидные связи в полисахаридах клеточных стенок имеют (З-конфигурацию (рис. 7.3). NAM и NAG расположены поочередно. Итак, полисахарид клеточной стенки бактерий представляет собой полимер чередующихся остатков NAM и NAG, соединенных гликозидными связями β(1 → 4). Далее, отдельные цепи полисахаридов соединяются поперечными сшивками из коротких пептидов, прикрепляющихся к остаткам NAM.

Рис. 7.2. Углеводные остатки в полисахариде клеточных стенок бактерий

Рис. 7.3. NAM связана с NAG гликозидной связью р (1 → 4)

Лизоцим гидролизует гликозидную связь между С-1 N AM и С-4 NAG (рис. 7.4). Другая гликозидная связь - между С-1 NAG и С-4 NAM-при этом не расщепляется. Субстратом лизоцима служит также хитин -полисахарид панциря ракообразных. Хитин состоит только из остатков NAG, соединенных между собой гликозидными связями β (1 → 4).

Рис. 7.4. Лизоцим гидролизует гликозидную связь между NAM и NAG (R-лактильный остаток NAM)