Трансферази

У цей клас входять ферменти, що прискорюють реакції перенесення функціональних груп і молекулярних залишків від однієї сполуки до іншої. Це один з найбільш обширних класів: він налічує близько 500 індивідуальних ферментів. Залежно від характеру груп, що переносяться, фосфотрансферази, амінотрансферази, глікозилтрансферази, ацилтрансферази, трансферази, що переносять одновуглецеві залишки (метилтрансферази, формілтрансферази), і ін.

2.1. Фосфотрансферази.

До фосфотрансфераз відносять ферменти, що прискорюють реакцію перенесення залишку фосфорної кислоти від АТФ на різні речовини і, навпаки, від фосфорильованої речовини на АДФ з утворенням АТФ.

Ця реакція має виключно важливе значення для життєдіяльності організму, забезпечуючи перетворення ряду органічних сполук на фосфорні ефіри, що мають підвищену хімічну активність і легше вступають в подальші реакції.

Перенесення фосфатних груп йде на спиртові, карбоксильні, азотвмісні, фосфоровмісні і інші групи тих або інших органічних сполук. Відповідно до цього серед фосфортрансфераз розрізняють декілька підпідкласів.

Донором фосфатних залишків є в більшості випадків аденозинтрифосфорна кислота (АТФ), але можливі й інші їх джерела.

До фосфотрансфераз відноситься, наприклад, гексокіназа — фермент, що прискорює перенесення залишку фосфорної кислоти від молекули АТФ до глюкози (з цієї реакції зазвичай починається перетворення глюкози):

Перетворення багатьох інших моносахаридів теж починається з їх фосфорилювання за посередництва фосфотрансфераз: наприклад у випадку β-D-фруктози, β-D-рибози і ряду інших моносахаридів.

Особливу увагу останнім часом приділяють вивченню фосфотрансфераз, що забезпечують перенесення залишку фосфату з АТФ на білки, — протеїнкіназам. Вони переносять фосфат на радикали сер, тре, тир, ліз і гіс ряду білків, внаслідок чого різко змінюється біологічна активність останніх. Це, у свою чергу, позначається на інтенсивності протікання хімічних процесів в організмі, тобто на регуляції обміну речовин.

2.2. Амінотрансферази.

Ці ферменти прискорюють реакцію переамінування амінокислот з кетокислотами і дуже важливі для забезпечення біосинтезу амінокислот. Амінотрансферази двокомпонентні: простетической групою їх у всіх випадках є піридоксальфосфат, ковалентний приєднаний до апоферменту через свою альдегідну групу і іонним зв'язком — через залишок фосфорної кислоти:

Наприклад в результаті серії реакцій, що включають поперемінне утворення фермент-субстратних комплексів, аспарагінова кислота переходить в щавелевооцтову, а α-кетоглутарова — в глутамінову. Це виражається наступним сумарним рівнянням:

Центральну роль в піридоксалевому каталізі відіграє змішення електронної щільності у фермент-субстратном комплексі:

В результаті у α-вуглецевого атома амінокислотного залишку послаблюються зв'язки із замісниками (азотом, СООН-групою і ін.), внаслідок чого легко здійснюється розрив відповідних зв'язків.

2.3. Глікозілтрансферази.

Ці ферменти прискорюють реакції перенесення глікозильних залишків з молекул фосфорних ефірів або інших сполук до молекул моносахаридів, полісахаридів або інших речовин, забезпечуючи головним чином реакції синтезу і розпаду оліго- і полісахаридів у тваринному і рослинному світі.

Нижче приведено рівняння реакції розпаду сахарози при участі сахароза: ортофосфат-α-глюкозилтрансферази, або сахарозофосфорилази:

Аналогічно цьому діють крохмальфосфорилаза, глікогенфосфорилаза і інші глікозилтрансферази.

При перенесенні глікозильних залишків від полісахариду (або олігосахариду) на фосфорну кислоту відбувається розклад останнього з утворенням фосфорних ефірів моносахаридів. Цей процес називають фосфоролізом, оскільки він формально аналогічний гідролізу, але замість елементів води за місцем розриву глікозидного зв'язку між залишками моносахаридів в молекулах оліго- або полісахаридів приєднуються водень і фосфатна група фосфорної кислоти.

Сумарне хімічне рівняння фосфоролізу:

Ця реакція прискорюється специфічними ферментами — фосфорилазами, які відносяться до підкласу глікозилтрансфераз і підпідкласу гексозилтрансфераз. Вони були відкриті Я.О. Парнасом, К. Корі и Г. Корі більш ніж півстоліття тому.

Фосфорилази прискорюють процес перенесення глікозильного залишку з невідновлюючого кінця молекули полісахариду або олігосахариду на неорганічний фосфат. Фосфоролітичному розщеплюванню піддаються лише 1,4-глікозидні зв'язки.

Представлений вище процес багато разів повторюється, і ступінчастий розпад α-1,4-глюкану супроводжується утворенням великої кількості молекул глюкозо-1-фосфату.

У випадку строго лінійного поліглікозиду фосфороліз йде до кінця, в разі розгалужених полісахаридів — зупиняється в точках розгалужень полісахаридного ланцюга.

Реакція фосфоролізу полісахаридів широко представлена в природі. Саме так йде розпад глікогену, коли він вступає на шлях глікогенолізу. Аналогічно цьому за допомогою реакції фосфоролізу значна частина крохмалю перетворюється на глюкозо-1-фосфат при використанні запасів крохмалю для потреб рослинного організму.

Відмічені також випадки фосфоролізу дисахаридів. Так, деякі бактерії містять мальтозофосфорилазу, що прискорює реакцію розпаду мальтози на глюкозо-1-фосфат і глюкозі при її взаємодії з Н₃РО₄.

На відміну від гідролаз фосфорилази здійснюють і зворотний процес - синтез складних вуглеводів, переносячи залишки моносахаридів від їх фосфорних ефірів на вуглеводи. В результаті відбувається взаємоперетворення вуглеводів.

Останнім часом з'ясовано, що перенесення глікозильних залишків особливо легко здійснюється ферментами даної групи в тих випадках, коли субстратом служить нуклеозиддифосфатмоносахарид. Ця реакція представляє, мабуть, основний шлях природного синтезу оліго- і полісахаридів. Нуклеозиддифосфатсахара є коферментами глікозилтрансфераз.

Поиск по сайту: