ий, наблюдаемых при катализе ферментами 1[4].

Несмотря на большое число работ, посвященных флавинза-висимым ферментам и модельным флавинсодержащим системам, установлены лишь немногие из реакционных механизмов [5]. Остановимся на некоторых из них. Окисление а-спиртовой группы до карбонильной, которое наблюдается, например, в ходе превращения молочной кислоты в пировиноградную под действием флавинзависимого фермента оксидазы молочной кислоты, протекает в две стадии:

н О

О:

R—С—С—О"

О

R—С—С—О I

ОН

о

(8.5)

окисл И

R—С—С—О" *- R—С—С—ООН

О

На первой стадии под действием ферментативного общего основания лактат превращается в соответствующий анион, который затем окисляется до пировиноградной кислоты. Механизм стадии окисления остается неясным. В качестве объяснения был предложен одноэлектронный перенос, однако возможен также механизм с переносом гидрид-иона без участия радикалов. Если механизм окисления а-спиртовой группы до карбонильной еще во многом неясен, то механизм окисления тиолов представляется очевидным:

R

R

RS" + Fl„,

*-l(B)

н ! °

н

о

R

s I

R

(8.6)

RS"

R в0

1

H

F1H ~ + RSSR

R

Реакция протекает по механизму общего кислотного катализа. Образование 4а-мостикового тиолового аддукта было доказано -спектроскопически на примере реакции, катализируемой липо-.амиддегидрогеназой.

Как и в случае окисления спиртов, механизм активации фла-вина и отщепления кислорода до конца не установлен. Известно, однако, что кинетика г>15-алкил-4а-гидропероксидного окисления удовлетворяет схеме (8.7).

(8.7)

(8.8)

Схема (8.8) отражает современные представления о строении промежуточного соединения X и механизме, в соответствии с которым оно осуществляет перенос кислорода [5]. Недавно на основании модельных исследований для фермента глиокса-лазы I был предложен ендиольный механизм [6].

Реакцию ацилоиновой конденсации альдегидов, катализируемую связанными с мицеллами цетилтриметиламмонийброми-да (ЦТАБ) ионами тиазолия, можно направить по другому пути, добавив в реакционную среду флавин. В этом случае идет реакция окисления, приводящая к образованию соответствующей карбоновой кислоты. Если, однако, концентрация альдегида велика или если альдегид обладает повышенной реакционной способностью, то присутствующий в растворе флавин (3-метил-тетра-О-ацетилрибофлавин, MeFl) не успевает взаимодействовать со всеми промежуточными соединениями, образующимися из ионов тиазолия и альдегидных молекул. В результате наблюдается одновременное протекание обычной ацилоиновой конденсации и флавинового окисления. С целью подавления ацилоиновой конденсации в пользу флавинового окисления в этой системе был применен принцип внутримолекулярного катализа (гл. 10). В одном случае реакцию квазивнутримолекулярного флавинового окисления проводили в системе, содержащей гидрофобные реагенты 10-додецилизоаллоксазин (Ю-DodFl) и N-гексадецилтиазолийбромид (HxdT), которые обладают способностью связываться с мицеллами ЦТАБ. В другом случае был использован сшитый флавин-тиазолиевый кофермент (Fl-Т), где образующееся на тиазолиевом фрагменте промежуточное соединение эффективно окисляется флавином по внутримолекулярному механизму. Если в качестве субстрата использовать 4-хлорбензальдегид (в концентрации 100 ммоль/л), то каталитическая эффективность MeFl составит 1,6 (под каталитической эффективностью здесь понимается отношение количества продукта флавинового окисления к суммарному количеству продуктов ацилоиновой конденсации). В случае квазивнутримолекулярной реакции эта величина возрастает в 15—33 раза за счет повышения локальной концентрации Ю-DodFl в мицелляр-ной фазе, а каталитическая эффективность сшитого кофермен-та еще больше (>115 раз). Кинетические исследования показали, что реакция характеризуется нулевым порядком по MeFI при межмолекулярном флавиновом окислении 4-хлорбензальде-гида и первым порядком по MeFl при окислении более реакцион-носпособного пиридин-4-карбоксальдегида (руСНО). Это означает, что лимитирующая стадия меняется в зависимости от реакционной способности альдегида: скорость реакции окисления 4-хлорбензальдегида лимитируется стадией депротонирования альдегид-тиазолиевого аддукта, тогда как в случае руСНО лимитирующей является стадия окисления депротонированного аддукта под действием MeFl. С другой стороны, квазивнутримолекулярное флавиновое окисление руСНО имеет нулевой порядок по Ю-DodFl при низких концентрациях руСНО (<С10ммоль/ /л) и первый порядок при высоких концентрациях руСНО (>>50 ммоль/л). При окислении руСНО под действием сшитого кофермента нулевой порядок сохраняется вплоть до степени конверсии 60%, что указывает на высокую эффективность фла-вина при внутримолекулярной реакции. Эта система является хорошей моделью пируватоксидазы, которая использует в качестве кофакторов FAD и тиаминпирофосфат и катализирует превращение пировиноградной кислоты в уксусную [7].

Окисление ионизируемых карбокислот под действием окисленной формы флавина происходит, согласно имеющ