БИОХИМИЯ - Л. Страйер - 1984

ТОМ 2

ЧАСТЬ II ГЕНЕРИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ МЕТАБОЛИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

ГЛАВА 15. ПЕНТОЗОФОСФАТНЫЙ ПУТЬ И ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ

15.8. Тиаминпирофосфат, простетическая группа транскетолазы, переносит активированные альдегиды

Транскетолаза содержит в качестве простетической группы прочно связанный тиаминпирофосфат (ТПФ). Мы уже встречались ранее с этой простетической группой, когда рассматривали декарбоксилирование пирувата пируват-дегидрогеназным комплексом. Механизм каталитического действия транскетолазы сходен с механизмом указанной выше реакции и состоит в переносе активированного альдегидного фрагмента на акцептор. В транскетолазной реакции акцептором служит альдоза, тогда как в случае пируват-дегидрогеназной реакции -липоамид. При обеих реакциях местом присоединения кетосубстрата является тиазольное кольцо простетической группы.

Углеродный атом С-2 имеет сильнокислотный характер и легко ионизируется с образованием карбаниона, который и присоединяется к карбонильной группе кетосубстрата (ксилулозо-5-фосфата, фруктозо-6-фосфата, седогептулозо-7-фосфата). Образующееся в результате промежуточное соединение теряет группу R—СНОН, образуя отрицательно заряженный активированный гликоальдегидный компонент. Положительно заряженный азот тиазольного кольца действует как улавливатель электронов, способствуя появлению отрицательного заряда на активированном промежуточном соединении.

Рис. 15.3. Микрофотография жировой ткани

Далее происходит конденсация карбонильной группы соответствующего альдегидного акцептора с активированным гликоальдегидным компонентом, приводящая

к образованию новой кетозы, которая отделяется от фермента.

15.9. Нарушение способности транскетолазы связывать ТПФ может быть причиной нервно-психического расстройства

Недостаток тиамина в рационе чувствительных к нему людей может вызвать резко нервно-психическое расстройство - синдром Вернике-Корсакова (Wernicke- Когsакоff). Это заболевание характеризуется парезом глазодвигательного нерва, ненормальной осанкой и походкой, и значительным нарушением психики. Особенно, заметны дезориентация и сильное ослабление памяти. Известно, что данный синдром развивается только у очень небольшого числа алкоголиков и других лиц с длительно нарушенным питанием. При дефиците тиамина в диете это заболевание значительно чаще встречается у европейцев, чем у неевропейцев. Описанные наблюдения дают основание думать, что в предопределении развития синдрома Вернике Корсакова при недостатке тиамина важную роль играют генетические факторы. Проведенные относительно недавно исследования транскетолазы культивируемых фибробластов показали, что это действительно так. Способность связывать тиаминпирофосфат у транскетолазы от больных с синдромом Вернике- Корсакова в 10 раз ниже, чем у фермента здоровых людей. Другие два тиамин-зависимых фермента, пируват-дегидрогеназа и α-оксоглутарат-дегидрогеназа, при этом заболевании не отличаются от нормы. Нарушения активности транскетолазы клинически проявляются лишь в том случае, когда содержание тиаминпирофосфата оказывается слишком низким для насыщения фермента. Это хороший пример взаимодействия между генетическими факторами и факторами окружающей среды в возникновении заболевания. Кроме того, синдром Вернике-Корсакова наглядно показывает, как снижение активности одною фермента может привести к серьезным неврологическим и поведенческим последствиям.

15.10. Активированный дигидроксиацетон переносится трансальдолазой в виде шиффова основания

Трансальдолаза переносит содержащий три атома углерода дигидроксиацетон от кетозы-донора к альдозе-акцептору. Этот фермент в отличие от транскетолазы не содержит простетической группы. При взаимодействии между карбонильной группой кетозы-субстрата и г-аминогруппой лизина активного центра траисальдолазы образуется шиффово основание. Этот вид ковалентного фермент-субстратного (ЕS) промежуточного продукта подобен тому, который образуется при фруктозобисфосфат-альдолазной реакции на гликолитичсском пути.

Шиффово основание становится протонированным, связь между С-3 и С-4 расщепляется, и происходит высвобождение альдозы.

Отрицательный заряд на дигидроксиацетоне стабилизируется путем резонанса. Положительно заряженный атом азота шиффова основания действует как улавливатель электронов. Атом азота играет такую же роль в трансальдолазе, как азот тиазольного кольца в транскетолазе.

Шиффово основание между дигидроксиацетоном и трансальдолазой является стабильным до тех пор, пока не произойдет связывания соответствующей альдозы. Карбанион дигидроксиацетонового компонента реагирует тогда с карбонильной группой альдозы. Происходит гидролиз шиффова основания и освобождение кетозы в качестве продукта.