Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 2 - Д. Мецлер 1980
Биосинтез; как образуются новые молекулы
Некоторые частные пути углеводного и липидного обмена
Превращения фруктозо-6-фосфата
Образование D-глюкозамин-6-фосфата происходит при взаимодействии фруктозо-6-фосфата с глутамином [уравнение (12-4)].
Глутамин представляет собой одну из основных форм связанного аммиака, которая транспортируется в организме (гл. 14, разд. Б). В ходе синтетических реакций, изображенных в уравнении (12-4), амидная связь в глутамине в какой-то момент должна подвергнуться гидролитическому расщеплению с высвобождением аммиака. Представьте себе механизм, в ходе которого этот аммиак реагирует с карбонильной группой фруктозо-6-фосфата с образованием имина (шиффово основание); последний в свою очередь подвергается такому же превращению, какое катализируют изомеразы сахаров, но в данном случае в качестве продукта реакции образуется D-глюкозамин-б-фосфат. Затем под действием фермента ацетилтрансферазы к нему присоединяется N-ацетильная группа (от ацетил-СоА) и образуется N-ацетилглюкозамин-6-фосфат. Последний изомеризуется в N-ацетилглюкозамин-1-фосфат, который далее превращается в UDP-N-ацетилглюкозамин (UDP-GlcNac) в ходе реакций, аналогичных тем, которые обеспечивают синтез UDP-Glc [уравнение (11-24)].
Одним из продуктов превращения UDP-GlcNac является UDP-N-ацетилмурамовая кислота [5]. Начальный этап синтеза этого соединения представляет собой довольно необычное замещение у а-углеродного атома в фосфоенолпировиноградной кислоте (РЕР) на 3-ОН-группу сахара [уравнение (12-5), этап а]. При этом происходит отщепление неорганического фосфата и образуется енолпируватное производное UDP-GlcNac. Это соединение восстанавливается затем при участии NADPH [уравнение (12-5), этап б]. Из того же промежуточного продукта в присутствии другого фермента (4-эпимеразы) образуется второй нуклеотидсахар — UDP-N-ацетилгалактозамин. Третьим промежуточным продуктом биосинтеза является CMP-N-ацетилнейраминовая кислота. Последнее соединение синтезируется более сложным путем, где на первом этапе происходит эпимеризация UDP-GlcNac в UDP-ManNac с одновременным отщеплением UDP [уравнение (12-6)]. Читатель должен уметь описать механизм реакции отщепления UDP и присоединения воды. Возникает вопрос, не требуется ли для активации реакции в качестве промежуточного этапа окисление соседней гидроксильной группы в карбонильную. N-ацетилманнозамин фосфорилируется по 6-гидроксилу [уравнение (12-6), этап б]. Как показано в уравнении (12-6), реакция в, РЕР расщепляется с высвобождением Рі и енолят-аниона; последний конденсируется с N-ацетилманнозаминфосфатом (сравните с реакцией карбоксилирования РЕР; [уравнение (7-79)]. Непосредственным продуктом этого процесса служит 9-фосфат-N-ацетил-нейраминовая кислота.
Это соединение сначала дефосфорилируется под действием фосфатазы [уравнение (12-6), этап г], затем активируется путем образования производного с СМР в ходе реакции с СТР [уравнение (12-6), этап д]. Обратите внимание, что этот активированный моносахарид имеет ту особенность, что он образует производное с СМР, а не с CDP. В состав липополисахаридов грамотрицательных бактерий входит нуклеозиддифосфатное производное L-глицеро-D-манногептозы (рис. 5-11); это соединение образуется в ходе 4-ступенчатого процесса из седогептулозо-7-фосфата [5а].
