Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 2 - Д. Мецлер 1980
Биосинтез; как образуются новые молекулы
Биосинтез мономеров
Образование разветвленных цепей
Разветвленные углеродные цепи формируются в результате стандартных реакций, однако в некоторых случаях их образование включает стадии присоединения и перегруппировки. Сравним пути биосинтеза, приводящие к образованию трех различных разветвленных пятиуглеродных единиц. Первый из этих путей состоит в конденсации ацетильной группы с пропионильной группой (рис. 11-8). При этом сначала, до конденсации, происходит, вероятно, карбоксилирование пропионил-СоА до метилмалонил-СоА. Декарбоксилирование и восстановление дают ацил-СоА-производное с метальной группой в положении 2. Образующееся разветвленное соединение (связанное, вероятно, с ацилпереносящим белком) образуется в качестве промежуточного продукта при синтезе разветвленных жирных кислот (гл. 12, разд. Д).
РИС. 11 -8. Образование трех пятиуглеродных разветвленных единиц.
Вторая пятиуглеродная разветвленная единица (рис. 11-8), в которой ветвление сдвинуто на один углеродный атом вниз по цепи, в положение 3, играет исключительно важную роль в биосинтезе полипренильных (изопреноидных) соединений и стероидов. В этом случае в качестве исходного материала используются три двухуглеродные единицы, одна из которых подвергается декарбоксилированию. Сначала две ацетильные единицы конденсируются, давая ацетоацетил-СоА, после чего третья ацетильная единица, которая предварительно была перенесена от ацетил-СоА на S—Н-группу фермента [25а], соединяется с ацетоацетил-СоА путем сложноэфирной конденсации. Тиоэфирная связь, соединяющая образующееся соединение с ферментом, гидролизуется, освобождая в качестве продукта 3-окси-3-метилглутарил-СоА. Затем тиоэфирная группа в этом соединении стандартным путем восстанавливается до спирта. Образующаяся в результате мевалоновая кислота была идентифицирована раньше как фактор роста в микроорганизмах, однако позднее было показано, что она является активным предшественником при биосинтезе холестерина в печени. В трех последовательно протекающих переносах фосфатных групп от АТР с последующим отщеплением СО2, мевалоновая кислота превращается в изопентенилпирофосфат (пренилпирофосфат).
Третьим типом единицы с разветвленной углеродной цепью (рис. 11-8) является а-кетоизовалериановая кислота, предшественник валина, который образуется в результате переаминирования. Исходными единицами служат две молекулы пирувата, которые соединяются друг с другом в реакции а-конденсации (протекающей в присутствии тиаминпирофосфата) с последующим декарбоксилированием. Образующийся а-ацетолактат содержит разветвленную цепь, однако он не способен к образованию а-аминокислоты. Для этого должна произойти перегруппировка, в процессе которой метальная группа переходит в ß-положение (гл. 7, разд. Л). Элиминирование молекулы воды от диола дает енол требуемой а-кетокислоты (рис. 11-8). Предшественник изолейцина образуется аналогичным путем. В этом случае одна молекула пирувата конденсируется (с декарбоксилированием) с молекулой а-кетобутирата. С другой стороны, кетокислота, являющаяся предшественником лейцина, образуется в результате удлинения цепи пятиуглеродного разветвленного предшественника валина (рис. 11-7).