ким разрешением проведены лишь для относительно небольшого числа ферментов. Поэтому для выяснения структуры активного центра энзимологи продолжают широко использовать традиционные химические методы «картирования», измеряя константы связывания ингибиторов, структуру которых последовательно изменяют, и исследуя, как влияют изменения структуры субстратов на связывание и скорость реакции. Хорошим примером исследования такого рода может служить работа Мейстера (Meister) и его сотрудников, исследовавших глутаминсинтетазу из мозга овцы. Субстратами фермента являются как D- и L-глутаминовая кислоты, так и а-аминоадипиновая кислота. В то же время из десяти монометильных производных D- и L-глутаминовой кислот субстратами глутаминсинте-тазы могут служить только три. Если допустить, что субстраты связываются в полностью вытянутой конформации, то все атомы водорода, замена которых не приводит к исчезновению активности, лежат с одной стороны остова молекулы (за плоскостью рисунка на следующих двух схемах):

н н

сооI

Место паталитичесного превращения

При замене атомов водорода, заключенных на схемах в кружки, ?способность соединения служить субстратом для глутаминсинтетазы •сохраняется. Это означает, что к ферменту обращена та сторона молекулы, которая на схемах направлена к читателю. Опираясь на эту гипотезу, Гасс и Мейстер [43] синтезировали дикарбоксициклогексановый аналог L-глутамата (Ь-^ыс-1-амино-1,3-дикарбоксициклогексан):

н

соо~

В этом аналоге циклогексановое кольцо замыкало точки, в которых находились оба заменяемые атомы водорода. Синтезированное соединение •оказалось хорошим субстратом для глутаминсинтетазы, что подтверж

дало выдвинутую авторами гипотезу. Кроме тою, эти данные позволили получить конкретные сведения о геометрии связывающего центра фермента

2. Прохиральные центры

Большинство ферментов способно безошибочно различать правую и левую стороны молекулы органического субстрата даже в том случае, если последняя обладает строгой двусторонней симметрией. Прежде чем обсуждать далее этот факт, мы должны ознакомиться с системой обозначения двух идентичных групп, расположенных у атома углерода вместе с твумя другими, неидентичнымн группами [44] Рассмотрим углеродный атом 2 яблочной кислоты око ю которого расположены два атома водорода и две другие группы

l-явлочная ниспоию

нно 'соон с—с

про-R-положение При долее высоком приоритете (например при замещении npo-S-положение ^ ^ молекула ^beт находиться

в R-конфигурации В таком случае это положение следует обозначить через с , а положение другого атома eobopoba —через d

Приоритет ipynn, присоединенных к этому атом\ мтсрода, определяет ся в соответствии с /?5-системои (i т 2, разд Л 5) Поставим теперь такой вопрос какова будет конфигурация мотекулы (R или S), если приоритет одной из двух щенгпчных групп станет более высоким, на пример вследствие замещения одного из атомов водорода на дептерий в про S- и in в npo-R положении-* Из приведенной выше схемы легко видеть (г 1ядя вдоль линии связи по направлению к группе, имеющей меньший приоритет, и применяя обычное правило определения конфигу рации), что ее in на дейтерий заменен агом водоро та в /?ро-/?-положении (И/г), то молекула будет иметь ^-конфигурацию И наоборот, замена на дейтерий Hs-атома приводит к S-конфигурации

Удивительно, что когда яблочная кислота де1идратируется под деи ствием фумаразы (гл 7, разд 3,6), отщепляется только атом водорода находившийся в про /^-положении, а атом в про 5-*положении <не затрагивается Это можно доказать с помощью изящных опытов, проведя гид ратацию продукта реакции дегидратации, фумарата, с образованием малата в присутствии 2НгО

но соо/ i

ООС hsh«

L Ma/iam

н cooн,о + У=с( f6"64)

ООС (H)

фумарат

Атом Н, который в L- мала те быя НА

Образующийся малат содержит дейтерий в П po-R -пол ожени и Инкубация этого малата с ферментом в Н2О /приводит к полному удалению дейтерия Продукт дегидратации, фумарат, не содержит дейтерия, зтого не наблюдалось бы, если бы стереоопецифичность действия фермента не была абсолютной

Рассмотрим еще один удивительный пример — дегидрирование (описание) этанола, катализируемое алкогольдегидрогеназой:

ОН Р

НзС-С- Hs -> Н3С-< + 2[Нj (6-65)

HR н

(Один аз этих атомов водорода переносится на косрермент )

В ходе реакции отщепляется атом водорода, находившийся в положении npo-R Если обратную реакцию провести таким образом, чтобы в этанол оказался включенным дейтерий от восстановленной формы кофермента, то образуется оптически активный R-2 дейтериоэтанол.

Способность фермента распознавать один из пары атомов водорода, входящих в состав СН2-группы, поначалу очень удивила биохимиков Однако теперь совершенно ясно, что подобная особенность действия ферментов является скорее правилом, чем исключением, и не более удивительна, чем тот факт, что на правую ногу можно надеть только правую туфлю Стереоспецифичность ферментов — это естественное стедствие комплементарно