Активированные метаболиты

Многие коферменты предназначены для активации менее реакционноспособных молекул или групп. Активация заключается в образовании из соответствующей группы реакционноспособного промежуточного соединения, которое может переноситься в экзоэргической реакции на другую молекулу. В качестве примера прежде всего следует упомянуть кофермент А, который связывает и тем самым активирует остатки жирных кислот благодаря образованию тиолсложноэфирной связи (см. сс. 58 и 110).

АТФ и другие нуклеозидтрифосфатные коферменты могут переносить не только фосфатные остатки, но и участвовать также в реакциях активации. Здесь рассмотрены метаболиты или группы, которые активируются при обмене веществ, связанном с нуклеозидами или нуклеотидами. В дальнейшем такая активация будет продемонстрирована на примере метаболизма сложных углеводов и липидов.

А. Активированный метаболит

1. Уридиндифосфат-глюкоза [УДФ-глюкоза (UDP-глюкоза)]

Встраивание остатков глюкозы в полимер, такой, как гликоген или крахмал, является эндоэргическим процессом. Активация глюкозы происходит в несколько стадий, при которых на один остаток глюкозы расходуются две молекулы АТФ. После фосфорилирования свободной глюкозы с образованием глюкозо-6-фосфата и изомеризации в глюкозо-1-фосфат (а) по реакции с УТФ (UTP) (б) образуется УДФ-глюкоза, у которой аномерная ОН-группа при атоме С1 углевода связана с фосфатом, Эта «богатая энергией» связь (ацеталь-фосфат) делает возможным экзоэргический перенос остатков глюкозы на гликоген (в, см. сс. 122, 158) или другие акцепторы.

2. Цитидиндифосфат-холин [ЦДФ-холин (CDP-холин)]

По аналогичному принципу активируется аминоспирт холин для встраивания его в фосфолипид. Холин прежде всего фосфорилируется АТФ в холинфосфат (а), который с отщеплением от ЦТФ дифосфата переходит в ЦДФ-холин. В отличие от схемы на рис. 1, из ЦДФ-холина переносится не холин, а холинфосфат, который образует с диацилглицерином фосфатидилхолин (лецитин).

3. Фосфоаденозинфосфосульфат [ФАФС (PAPS)]

Сульфат-группы в различных биомолекулах проявляют себя как сильные полярные группы, например, в глюкозаминогликанах и конъюгатах стероидных гормонов с ксенобиотиками (см. с. 308). При синтезе «активированного сульфата» (ФАФС) АТФ реагирует прежде всего с неорганическим сульфатом с образованием аденозинфосфосульфата (АФС) (а) — промежуточного соединения, содержащего уже «богатый энергией» смешанный ангидрид фосфорной и серной кислот. На втором этапе фосфорилируется 3'-ОН-группа АФС в АТФ-зависимой реакции. После переноса сульфатного остатка на ОН-группу (в) побочным продуктом является аденозин-3',5'-дифосфат.

4. S-Аденозилметионин (SAM)

В обмене веществ перенос C₁-групп осуществляется прежде всего коферментом тетрагидрофолатом [ТГФ (THF)], способным связывать такие группы в различных стадиях окисления (см. срис. 111, 406). Кроме того, во многих реакциях метилирования принимает участие "активированный метил" в форме S-аденозилметионина (SAM). Так, SAM участвует в превращении норадреналина в адреналин, в инактивации норадреналина (путем метилирования фенольной ОН-группы) (см. с. 308), а также в образовании активной формы цитостатика 6-меркаптопурина.

SAM образуется при разрушении белка из аминокислоты метионина, на которую перекосится аденозильный остаток молекулы АТФ. После переноса активированной метильной группы побочным продуктом реакции является S-аденозилгомоцистеин, который может превращаться в две стадии в метионин. При отщеплении остатка аденозина возникает небелковая аминокислота гомоцистеин, на который с помощью N⁵-метил-ТГФ снова переносится метильная группа. Кроме того, гомоцистеин может расходоваться также на образование пропионил-КоА (см. c. 403).