я. Для осуществления такого механизма, по мнению Шрэя и Роуза [134], необходимо, чтобы «высокоэнергетическое» промежуточное соединение глюкозо-6-фосфата имело конформацию асимметричной ванны.

4. Другие изомеразы фосфатов Сахаров

Фермент маннозо-6-фосфат—изомераза, катализирующая превращение маннозо-6-фосфата в фруктозо-6-фосфат, представляет собой Zn2+-содержащий мономериый белок с мол. весом ~ 45 ООО. Димерная три;о

.он / н

н 11

О

А/

АльЬегиЬная форма глюкоъо 6-фосфата

цис-ЕнЬиол (присоединение протонов к обоим углеродным атомом происходит с ге-стороны по отношению к наблюдателю)

н

л/

В'

он он a-D-Фрцктоза-б-фосфат

•° / Кетоформа фри.ктозо-6-фосфата

он

РИС. 7-9. Реакции раскрытия цикла и изомеризации, катализируемые глюкозо-6-фосфат—изомеразой (по Нолтману [130]).

озофосфатизомераза (с мол. весом «52 000) катализирует взаимопревращение глицеральдегид- и диоксиацетонфосфатов и считается самым активным из ферментов, принимающих участие в гликолизе (разд. А,5). Его молекулярная активность равна ~2800c-t для реакции, направленной в уравнении (7-55) вправо,

н*с

н о он

с

1^н ,

с 2с=о

/ *ЧЖ ?= ? л / U (7-55)

сн2 iCHz

I I

ГлицералъЪегиЪ- ДиоксиацетонЗ-фосфат фосфат

и 250 с~! для обратной реакции (преобладающее направление в метаболизме). Несмотря на то что высокая каталитическая активность этого фермента может облегчать внутримолекулярный перенос протона, отщепляемого ферментом, такой перенос наблюдался редко. Это свидетельствует о том, что относительно слабое основание, такое, как карбо-ксилат-ион, может служить акцептором протона в положении С-3 диок-сиацетонфосфата [135]. Различные эксперименты с ковалентно привязанными метками также указывают на участие карбоксильной группы, принадлежащей остатку GIu-165 [130].

Недавно методом рентгеноструктурного анализа была определена структура триозофосфатизомеразы из мышц цыпленка [136]. Около 22% из 247 аминокислотных остатков каждого мономера образуют вось-мицепочечные параллельно упакованные участки ^-структур. Они скручиваются, образуя структуру, имеющую форму цилиндра (гл. 2, разд. Б,4). (З-Структуры чередуются с четырьмя а-спиральными участками, включающими 55% всех аминокислотных остатков. Структура этого фермента несколько напоминает структуру глицеральдегидфосфатдегид-рогеназы (рис. 2-10).

Другой важной изомеразой является фермент, осуществляющий взаимопревращение рибозо-5-фосфата и рибулозо-5-фосфата.

5. Д5-3-кетостероид — изомераза и другие ферменты, катализирующие 1,3-миграцию протона

В организме животных холестерин служит предшественником всех стероидных гормонов, в том числе таких 3-кетостероидов, как прогестерон и тестостерон (гл. 12, разд. И,3). В то время как холестерин содержит двойную связь в 5,6-положении — как в соединении, показанном в уравнении (7-56) слева,—

в кетостероидах двойная связь сопряжена с карбонильной группой. Вначале гидроксильная группа холестерина окисляется в кетогруппу (стадия а). Вслед за этим происходит практически необратимая миграция двойной связи, катализируемая Д5-3-кетостероид—изомеразой (стадия б) [137]. Этот фермент был получен в полностью очищенном виде из Pseudomonas testosteroni. Он представляет собой олигомерный белок с мол. весом ~40 ООО, имеет исключительно высокую молекулярную активность (~105 с^1), обусловленную главным образом необычайно низким значением ДН*. Белок очень гидрофобен и растворим в среде, содержащей высокие концентрации этанола. В случае фермента животного происхождения это свойство указывает на то, что фермент локализован в эндоплазматическом ретикулуме.

Субстраты, содержащие 2Н в 4-положении, реагируют со скоростью, составляющей всего лишь четвертую часть от скорости превращения нормальных субстратов. Большой изотопный эффект указывает на то, что расщепление связи С—Н, приводящее к образованию енолят-анио-на (по-видимому, стабилизированного ферментом), является лимитирующей стадией (стадия а на приведенной ниже схеме):

О

н

Протон, находящийся в аксиальном положении при С-4, отщепляется [138] и должен переноситься какой-то группой молекулы фермента в положение 6, откуда он возвращается к субстрату, вновь в аксиальное положение (стадия б), что свидетельствует о cww-переносе. В процессе этой реакции не наблюдается обмена протонов с растворителем, по-видимому, из-за чрезвычайно высокой скорости действия изомеразы. О том, что в реакции действительно имеет место перенос Н+, а не какой-то другой механизм, говорит следующий факт: в плохих субстратах и конкурентных ингибиторах, таких, как нортестостерон [который содержит двойную связь в том же положении, что и продукт реакции (7-57)], происходит полный обмен одного из атомов водорода при С-4 со средой. Кроме того, УФ-спектр поглощения для ингибитора в результате взаимодействия с ферментом сдвигается от 248 к 258 нм. Этот факт позволяет сделать предположение об образовании стабилизированного енолят-аниона, изображенного на схеме (7-57).

Катализируемая ферментом изоме