ного хелатирования Mg2+ цитратом [156].,

Однако имеются данные об образовании фосфофермента и цитрил-фермента как промежуточных соединений: [152]:

АТР ADP Цитрат

Е ^ У » Е—Р ^—> Е -Цитрил-Р

Ч

Pi

Е- Цитрил CoASH ^

~E-UumpwhS-CoA

Е <^ Ч Оксалоацетат

I

Ацетил-СоА (7~71)

Протекающее с участием АТР расщепление малата до ацетил-СоА и глиоксилата включает ту же последовательность реакций, но нуждается в двух ферментах, причем в качестве промежуточного соединения образуется малил-СоА [157].

Индуцируемая субстратом цитрат-лиаза была обнаружена у небольшого числа бактерий, осуществляющих анаэробную диссимиляцию цитрата. Цитрат расщепляется до оксалоацетата и ацетата. Имеются доводы в пользу того, что до стадии альдольного расщепления фермент, который первоначально находился в ацетилированной форме, вступает в реакцию ацильного обмена, приводящего к образованию цитрилфермента:

Ацетил-Е *УитРил_Е ^ >Ацетил-Е

Цитрат

ч

Ацетат Оксалоацетат (7-72)

Фермент представляет собой белок с высоким мол. весом (~585ООО), олигомерные молекулы которого имеют состав (офу)б. Малая субъединица (Y) имеет мол. вес ~ 10 ООО и содержит необычное, ковалентно связанное производное кофермента А [158, 158а].

Первый уникальный фермент весьма важного глиоксилатного пути (гл. 11, разд. Г,4), изоцитрат-лиаза, катализирует расщепление изоцит-рата до сукцината и глиоксилата:

тт ОН

\? 9

Н\ /С С°° > Н-С-СОО" + -OOC-CHa-CH2-COO- (7-73)

/ \ Глиоксилат СущинатООС СН2СООmpeo-Da-иэацитрат ДС' (рН 7) = 8,7 кДж/моль

Этот фермент может существовать в сукцинилированной форме [152], механизм распада которой аналогичен механизму реакции (7-72).

3. Присоединение енолят-иона к двуокиси углерода (реакция типа 5.В. и обратная ей реакция)

Присоединение енолят-аниона к С02 с образованием р-кетокисло-ты — один из самых распространенных способов введения СОг в органические соединения. Обратная реакция, декарбоксилирование, представляет собой основной путь биохимического образования СОз. Константа равновесия обычно благоприятствует декарбоксилированию, однако в тех случаях, когда это необходимо (например, при фотосинтезе), реакция может протекать в сторону карбоксилирования в результате сопряжения с расщеплением АТР.

а. Спонтанное декарбоксилирование $-кетокислот

Известно, что р-кетокислоты, такие, как щавелевоуксусная и ацето-уксусная, неустойчивы. Их декарбоксилирование катализируется многими веществами, в том числе аминами и ионами металлов, например Zn2+, Cu2+ и Fe2+. Катализ аминами [159] отчасти связан с образованием шиффового основания. Ионы металла образуют хелат, в котором они облегчают отрыв электрона от лабильной связи С—С с образованием енолят-аниона [160]:

н.

0 с с

О"

о—м

Можем ли мы применить, исходя из этой информации, полученной при исследовании неферментативного катализа, выводы о механизме для ферментативного катализа реакции декарбоксилирования? Некоторые декарбоксилазы действительно образуют шиффовы основания со своими субстратами, а важная группа декарбоксилаз (содержащих витамин биотин) содержит также связанные ионы Мп2+.

б. Ацетоацетатдекарбоксилаза

При брожении, осуществляемом Clostridium acetobutylicum и приводящем к образованию ацетона (гл. 9, разд. Е,4), необходимы большие количества фермента, катализирующего декарбоксилирование ацетоаце-тата:

О О

II II

СН,—С—СН2—СОСГ + Н+ CH3—С—СН3-|-СОа. (7-74)

Ацетоацетат Ацетон

Этот фермент (с мол. весом ~ 340 ООО), построенный из 12 субъединиц, был получен в кристаллическом виде [161]. Он инактивируется боргидридом натрия в присутствии субстрата; при кислотном гидролизе инак-тивированного фермента образуется e-N-изопропиллизин. Декарбоксилирование, вероятно, протекает через промежуточное образование шиф-фова основания по механизму, аналогичному механизму, предложенному для альдольного расщепления (рис. 7-10).

в. Сопряженное окисление и декарбоксилирование

Окисление $-оксикислот в $-кетокислоты с последующим декарбокси-лированием — широко распространенный метаболический путь. Обе стадии обычно катализируются одним и тем же ферментом. Образования свободных р-кетокислот как промежуточных продуктов этих реакций не происходит, но связанные р-кетокислоты, возможно, образуются. (Возможно также сочетанное протекание реакций декарбоксилирования н дегидрирования). Малатдегидрогеназа (декарбоксилирующая), или иначе «яблочный фермент», которая катализирует превращение L-ма-лата в пируват, обнаружена в тканях многих организмов:

НО Н

"ООС—НгС СОО" L-Малаш

NAD+ NADH + Н

О

II

^оос—снг—с— сооГипотетический связанный оксалоацетат

О

со2

СНз—С—СОО" Пирцват

(7-75)

Начальная стадия дегидрирования включает перенос водорода к: NAD+ (рис. 8-10). Другие реакции этого типа — окисление изоцитрата в-а-кетоглутарат в цикле трикарбоновых кислот (рис, 9-2, стадия биб)к окисление 6-фосфоглюконата в рибулозо-5-фосфат [реакция (9-12)].

г. Фосфоенолпируват — ключевое промежуточное соединен