он

]Н,О I

6-Фосфоглюквнат (8-4^)

По-видимому, клетки не способны запасать энергию, освобождающуюся при окислении этого альдегида в карбоновую кислоту. Однако стадия раскрытия кольца обеспечивает полноту протекания этой реакции. Следует отметить, что эта реакция служит одним из главных поставщиков восстановленного NADP (NADPH) для восстановительного биосинтеза и что сильное снижение свободной энергии в суммарной реакции обеспечивает поддержание в клетке отношения [NADPH]/[NADP+].

6. Другие дегидрогеназы

Некоторые дегидрогеназы, зависимые от пиридиннукЛеотидов, способны катализировать восстановление изолированных двойных связей

Эта реакция является конечной стадией одного из путей биосинтеза* холестерина. Показано, что в этой и двух других реакциях этого типа перенос водорода происходит из лро-5-положения NADPH непосредственно к С-25 атому стерина. Протон, заимствованный из среды [в уравнении (8-43) он обозначен звездочкой], включается в граяс-положение-по отношению к Н-иону из NADPH. Протон всегда присоединяется к более отрицательно заряженному концу двойной связи, т. е. его присоединение происходит в соответствии с правилом Марковникова. Это, по-видимому, указывает на то, что протонирование двойной связи может предшествовать переносу Н~ [86].

Дегидрирование спиртов часто используется для синтеза карбонильных групп, необходимых для некоторых специальных химических целей. Например, карбонильное соединение может быть симметричным промежуточным соединением в реакциях обращения конфигурации в асимметрическом центре. Рассмотрим 4-эпимеразу 1ШРглюко-зы — фермент, превращающий 1ШРгалактозу в 1ЮРглюкозу [уравнение (8-44); гл. 11, разд. Д.Ьб)]:

(8-44>

он

и необходимый для метаболизма галактозы в нашем организме. Этот фермент содержит связанный NADP+. Получены данные об образовании в этой ферментативной реакции промежуточного 4-кетосоединения [87]. Другим путем, по которому образование кетогруппы может содействовать эпимеризации сахара, является енолизация с последующим нестереоспецифическим присоединением протона к промежуточному ендиолу [88]. Еще одна возможность заключается в альдольном расщеплении, за которым следует альдольная конденсация, также с обращением конфигурации. В каждом из этих случаев начальное образование кетогруппы в результате дегидрирования необходимо для того, чтобы обеспечить протекание дальнейших метаболических реакций.

7. Некоторые необычные химические свойства пиридиннуклеотидов

Несмотря на кажущуюся простоту структуры NAD+ и NADP+, химические свойства никотинамидного кольца в этих коферментах удивительно разнообразны. Например, NAD+ чрезвычайно неустойчив в щелочных растворах, тогда как HADH неустойчив как раз в слабокислых средах. Эти обстоятельства, а также способность NAD+ вступать в реакции конденсации с другими соединениями приводили иногда к серьезным ошибкам в интерпретации экспериментов. Указанные особенности NAD+ и NADH могут иметь также значение и для проявления их биологических функций.

а. Присоединение к NAD+ и NADP+

Многие нуклеофильные реагенты обратимо присоединяются в ларя-положение никотинамидного кольца с образованием аддуктов, структура которых напоминает структуру восстановленных кофер-?ментов:

Отот протон легко

Нуклеофил отщепляется в L-N а&Ьукте

Y

О \ О

| Y Н

Г) =(Т

I I

R R

АЬЬукт

Реакция образования цианидного аддукта, имеющего максимум поглощения при 327 нм, используется для введения дейтерия в пара-поло-жение пиридиннуклеотидов. В этом аддукте протон, прилегающий к сильно поляризованной группе C = N, легко отщепляется в виде свободного протона. Другие анионы, такие, как —S-, бисульфит и дитио-нит, также способны присоединяться. Присоединение может происходить и в два орго-положения.

За этими реакциями, катализируемыми основаниями, может следовать дальнейшая деградация [87—89].

Другой катализируемой основанием реакцией является присоединение енолят-анионов, полученных из кетонов, в положение 4 никотина-мидного кольца пиридиннуклеотидов:

сн,

Флуоресцирующий продукт

Аддукты подвергаются циклизации и в присутствии кислорода медленно превращаются во флуоресцирующий продукт. Эти реакции лежат в основе удобного аналитического метода определения NAD+ (с использованием 2-бутанона). Однако эти реакции могут приводить также к образованию ингибитора фермента, очень осложняющего работу: присутствие следов ацетона в коммерческом препарате NADH приводит к искажению результатов экспериментального исследования [90].

Реакции типа (8-47) протекают неферментативным путем только в присутствии сильного основания. В то же время дегидрогеназы часто обеспечивают относительно быстрое и обратимое протекание подобных реакций конденсации. Эти реакции специфичны для тех кетонов, которые возникают в реакциях, катализируемых дегидрогеназами: пируват ингибирует только лактатдегидрогеназу, а-кетоглутарат — глутаматде-гидрогеназу и т.д. [91] Мы уже видели (гл. 6, разд А, 9), что ингибирование продуктом является одним из типичных фа