Основы биохимии Том 2 - А. Ленинджер 1985

Биоэнергетика и метаболизм
Биосинтез аминокислот и нуклеотидов
К глутамату, глутамину и пролину ведет общий биосинтетический путь

Вначале мы познакомимся с биосинтезом заменимых аминокислот, т.е. тех аминокислот, которые синтезируются в организме человека, белой крысы и других млекопитающих. В большинстве случаев предшественником углеродного скелета заменимой аминокислоты служит соответствующая а-кетокислота, происходящая в конечном счете от того или иного промежуточного продукта цикла лимонной кислоты. Аминогруппы поступают обычно от глутамата в реакциях трансаминирования (разд. 19.1), катализируемых трансаминазами, у которых простетической группой служит пиридоксальфосфат (разд. 10.8).

Рис. 22-1. Биосинтез трех родственных аминокислот - глутамата, глутамина и про лина. Путь превращения глутамата в пролин представлен на рис. 22-2.

Биосинтетические пути, ведущие к трем родственным аминокислотам — глутамату, глутамину и пролину (рис. 22-1), несложны и у всех форм жизни, по-видимому, одинаковы. Глутамат образуется из аммиака и а-кетоглутарата (промежуточного продукта цикла лимонной кислоты) под действием L-глутаматдегидрогеназы. В качестве источника восстановительных эквивалентов в глутаматдегидрогеназной реакции используется NADPH

Эта реакция имеет фундаментальное значение для биосинтеза всех аминокислот, потому что глутамат служит при биосинтезе других аминокислот донором аминогрупп в реакциях трансаминирования. L-глутаматдегидрогеназа локализована в матриксе митохондрий.

Глутамин образуется из глутамата в реакции, катализируемой глутаминсинтетазой

Напомним, что промежуточным продуктом этой реакции, протекающей в два этапа, служит глутамил-5-фосфат (разд. 19.12).

Рис. 22-2. Биосинтез L-пролина. Все пять углеродных атомов пролина происходят из глутаминовой кислоты. Пролин действует как аллостерический ингибитор фермента, катализирующего первую реакцию на пути биосинтеза пролина. Эта регуляция по типу отрицательной обратной связи показана здесь красной стрелкой, а ингибируемая реакция отмечена поперечной красной полоской.

Это тоже одна из важных центральных реакций в обмене аминокислот, потому что это главный путь превращения свободного аммиака, который, как известно, токсичен, в нетоксичный глутамин для переноса кровью (разд. 19.12). Глутамин-синтетаза - аллостерический фермент. У Е. coli и других прокариот каталитическая активность глутаминсинтетазы регулируется несколькими метаболитами, о чем мы еще будем говорить ниже.

Пролин, представляющий собой циклическое производное глутамата, образуется, как показано на рис. 22-2. Сначала глутамат восстанавливается до соответствующего у-полуальдегида, а потом происходит замыкание кольца, сопровождающееся дальнейшим восстановлением, в результате чего и образуется пролин.