одной связью с группой С = 0 амидной группы полипептидной цепи белковой молекулы, ведет к таутомериым превращениям, аналогичным тому, которое было приведено в уравнении (6-84). Оно может способствовать конформационному изменению или может переводить белок в состояние, «богатое энергией», способное самопроизвольно изменять свою форму, как это имеет место при мышечных сокращениях.

Ж. Перенос сульфата

Хотя эфиры серной кислоты (органические сульфаты) не играют такой центральной роли в метаболизме, как эфиры фосфорной кислоты, они распространены очень широко. Обнаружены как кислородсодержащие эфиры (R—О—SO3, которые часто называют О-сульфатами1'), так и производные сульфаминовой кислоты (R—NH—SQ~3, Ы-сульфаты1)), причем последние присутствуют в мукополисахаридах (например, в гепарине). Сульфоэфиры мукополисахаридов и стероидов распространены повсеместно. Холинсульфат и 2-сульфат аскорбиновой кислоты встречаются в клетках. Сульфоэфиры фенолов и многие другие органические сульфаты найдены в продуктах обмена, выделяемых с мочой.

Сульфотрансферазы (включая сульфокиназы) переносят сульфоэ-фирные группы на —О и —N подходящих акцепторов (реакция типа 1.Г в табл. 7-1). Часто переносчиком служит специальный «активный сульфат»— 3-фосфоаденозин-5'-фосфосульфат [уравнение (11-4)]. Однако важную роль может играть также перенос, осуществляемый 2-сульфа-том аскорбиновой кислоты [95, 96]. Сульфатазы катализируют гидролиз эфиров серной кислоты. Важность таких ферментов была продемонстрирована при изучении такого генетического нарушения обмена, как зиукополисахаридоз III (синдром Санфилиппо), который характеризуется избыточным выделением гепарансульфата, что, очевидно, объясняется отсутствием соответствующей специфической сульфатазы [97]. Это

?> Несмотря иа то что эти названия широко используются, они не очень правильны; к атомам кислорода и азота присоединяется не сульфат, а СУЛЬФУРИЛЬНЫЙ радикал.

нарушение приводит к резко выраженной умственной отсталости. Ферментам-переносчикам сульфата посвящена обширная литература [98], однако на чистых ферментах проведено очень мало исследований.

3. Реакции присоединения и элиминирования

Кроме реакций прямого нуклеофильного замещения к наиболее распространенным процессам в ферментативном катализе относятся реакции присоединения к двойным связям и обратные им реакции элиминирования.

1. Присоединение к поляризованным двойным связям (реакция типа 2.А, табл. 7-1)

Спирты, тиолы и амины легко присоединяются к электрофильному атому углерода карбонильной группы с образованием полуацеталей, по-лукеталей, полумеркапталей и карбиноламинов. Хорошо известным примером служит образование циклических структур Сахаров [уравнение (6-75)]. Вода также может присоединяться к карбонильным группам. Так, ацетальдегид в водном растворе существует в виде смеси, состоящей из 50% свободного альдегида и 50% гидрата, находящихся в подвижном равновесии [99]:

О /ОН

снз-с + н,о ^ сн--с-он (7.35)

н н

а формальдегид гидратирован более чем на 99,9% [100].

Реакции присоединения часто выступают как одна из стадий более сложных реакций, катализируемых ферментами. Например, тиоловая группа глицеральдегид-3-фосфат—дегидрогеназы реагирует с альдегидным субстратом с образованием полумеркапталя, который далее окисляется в тиоэфир:

о н

Ж I Окисление

Е—S—H -f R—С > Е—S—С—ОН * Е—S—С=0 (7-36)

Хн 1 1

н R R

[см. также уравнение (8-13)].

2. Карбоангидраза

Одна из простейших реакций присоединения — это гидратация СОг, приводящая к образованию бикарбонат-иона:

/О

0=С=0 + Н20 *H+-j-HO—(7-37>

Если эту реакцию проводить в отсутствие катализатора, то на нее потребуется несколько секунд [Ю1]; кажущаяся константа скорости первого порядка составляет ~0,03 с-' при 25 °С. Когда этот процесс протекает в клетках, он часто ускоряется. Специфический катализатор, карбоангидраза,— широко распространенный фермент, проявляющий особенно высокую активность в клетках и тканях, участвующих в процес-сах дыхания (например, в эритроцитах). В 1 л крови млекопитающих содержится 1—2 г этого фермента, представляющего собой мо.чомерный белок (с мол. весом ~30 ООО), в молекуле которого содержится ~260 аминокислот и один прочно связанный ион Zn2+. Трехмерные структуры двух основных изоферментов, выделенных из крови человека, были установлены методом дифракции рентгеновских лучей [102, 103]. Обе молекулы имеют эллипсоидную форму размерами —-4,1-4,1- 4,7 нм. Атом цинка в молекуле каждого изофермента расположен в глубоком кармане, расположенном на расстоянии ~1,2 нм от поверхности, и окружен тремя боковыми группами гистидина и одной молекулой Н20 или ОН~-группой. Четыре ли-ганда образуют скошенный тетраэдр (рис. 7-8).

Одна из имидазоль-ных групп (остаток His-119), координационно связанная с атомом цинка, образует водородную связь с карбоксильной группой боковой цепи

остатка Glu, а эта карб- рис 7.8 Хелатированный атом цинка в активном

оксильная группа в свою центре карбоангидразы В человека (по Канна