дартным путем восстанавливается до спирта. Образующаяся в результате мевалоновая кислота была идентифицирована раньше как фактор роста в микроорганизмах, однако позднее было показано, что она является активным предшественником при биосинтезе холестерина в печени. В трех последовательно протекающих переносах фосфатных групп от АТР с последующим отщеплением С02, мевалоновая кислота превращается в изопентенилпи-рофосфат (пренилпирофосфат).

Третьим типом единицы с разветвленной углеродной цепью (рис. 11-8) является а-кетоизовалериановая кислота, предшественник валина, который образуется в результате переаминирования. Исходными единицами служат две молекулы пирувата, которые соединяются друг с другом в реакции а-конденсации (протекающей в присутствии тиаминпирофосфата) с последующим декарбоксилированием. Образующийся сс-ацетолактат содержит разветвленную цепь, однако он не способен к образованию а-аминокислоты. Для этого должна произойти перегруппировка, в процессе которой метильная группа переходит в р-положение (гл. 7, разд. Л). Элиминирование молекулы воды от дио-ла дает енол требуемой а-кетокислоты (рис. 11-8). Предшественник изолейцина образуется аналогичным путем. В этом случае одна молекула пирувата конденсируется (с декарбоксилированием) с молекулой а-кетобутирата. С другой стороны, кетокислота, являющаяся предшественником лейцина, образуется в результате удлинения цепи пятиугле-родного разветвленного предшественника валина (рис. 11-7).

Д. Биосинтез полимеров и их модификация

Наиболее специфическими компонентами живых клеток являются биополимеры. Образование и химическая модификация этих гигантских молекул и их участие в катаболизме, в процессе которого они проходят через последовательность необратимых реакций — все это происходит обычно в пределах одной клетки. Кроме того, обратимые изменения, которым полимеры подвергаются в клетке, играют важную роль в регуляции метаболизма.

1. Характерные особенности биосинтеза

При сборке биополимеров возникают по меньшей мере три химические проблемы. Первая из них состоит в преодолении термодинамических барьеров, вторая — в регуляции скорости их синтеза и третья — в обеспечении требуемого строения или последовательности, в которой мономерные звенья связаны друг с другом. Рассмотрим кратко наиболее важные способы активации групп, участвующих в полимеризации, и сам процесс полимеризации.

а. Аминокислоты и пептиды

Активация аминокислот, необходимая для их включения в олигопеп-тиды и белки, может осуществляться с участием ацильных групп двумя способами, показанными в табл. 7-2. В первом из них SlC(y) образуется ацилфосфат, который реагирует с аминогруппой, образуя пептидную связь. Этим способом в две стадии образуется трипептид глутатион (дополнение 7-Ж).

При втором способе [SlC(ct); табл. 7-2] образуются аминоациладе-нилаты [«активированные» аминокислоты в уравнении (11-3)], которые могут переносить свои аминоацильные группы при помощи специфических молекул тРНК [уравнение (11-3)].

В ряде случаев перенос активированных аминоацильных групп осуществляется при помощи —SH-групп с образованием промежуточных тиоэфиров [табл. 7-2; SlA(a)]. Примером может служить синтез продуцируемого Bacillus brevis антибиотика грамицидина S, представляющего собой циклический декапептид, со следующей дважды повторенной последовательностью пяти аминокислот:

(—D—Phe—L—Pro—L—Val—L—Огп—L—Leu)2.

Растворимая ферментная система, ответственная за синтез этого антибиотика, состоит из крупного белка с мол. весом 280 ООО, который активирует аминокислоты в виде аминоациладенилатов и переносит их на тиоловые группы молекул 4'-фосфопантетеина, ковалентно связанные с ферментом [26, 27]. Таким образом, обеспечивается связывание четырех аминокислот, а именно пролина, валина, орнитина (орнитин см. на рис. 14-2) и лейцина. Активацию фенилаланина обеспечивает другой фермент (мол. вес. 100 000). Формирование полимера инициируется, вероятно, активированным фенилаланином1* и осуществляется аналогично тому, как это имеет место в процессе удлинения цепи жирных кислот (разд. Г,6). Инициация происходит в то время, когда аминогруппа активированного фенилаланина (на втором ферменте) атакует ацильную группу аминоацилтиоэфира, при помощи которой удерживается активированный пролин. Затем свободная иминогруппа пролина атакует активированный валин и т. д., в результате чего образуется пентапептид. После этого две молекулы пентапептида связываются друг с другом, и процесс образования антибиотика завершается замыканием цикла. Последовательность аминокислот в антибиотике строго специфична, и замечательным является тот факт, что эта сравнительно небольшая ферментная система оказывается способной осуществлять все стадии процесса в требуемой последовательности. Аналогичным путем синтезируются также и некоторые другие пептидные антибиотики — тироциди-ны и полимиксины.

о На определенной стадии процесса L-феннлаланнн нзомеризуется в D-фенил-аланин.

В отличие от биосинтеза грамицидина S, специфичность процесса