Биологическая химия - часть 98

Затем происходит перенос серина на фосфатидильный остаток с обра-

зованием фосфатидилсерина:

ЦДФ-диглицерид + L-серин –> Фосфатидилсерин + ЦМФ.

Таким же путем образуется фосфатидилинозитол.

Биосинтез сфингомиелина. Интермедиатом в биосинтезе сфингомиелина

является церамид (N-ацилсфингозин), который образуется при взаимодей-

ствии сфингозина с ацил-КоА. Сфингомиелин синтезируется в результате

взаимодействия (реакции) церамида с ЦДФ-холином:

Следует отметить, что различие в синтезе холин- и этаноламинсодер-

жащих фосфолипидов, с одной стороны, и инозитсодержащих фосфоли-

пидов – с другой, заключается в том, что в первом случае при участии ЦТФ

образуется ЦДФ-холин или ЦДФ-этаноламин – реакционноспособные азо-

тистые основания, а во втором случае при участии ЦТФ образуется

ЦДФ-диглицерид – реакционноспособная форма диглицерида.

Распад и обновление фосфолипидов

Известно, что молекулы белков расщепляются в тканях полностью. Поэто-

му для молекулы белков можно определить время обновления. Фосфоли-

пиды также активно распадаются в тканях, но для каждой части молекулы

время обновления различно. Например, время обновления фосфатной

группы отличается от времени обновления 1-ацильной группы, и обуслов-

лено это наличием ферментов, вызывающих частичный гидролиз фосфоли-

пидов, вслед за которым снова может происходить их синтез (рис. 11.7).

К сожалению, в настоящее время нет достаточно полных данных

о фосфолипазном спектре той или иной ткани. Хорошо известно, что

фосфолипаза A

1

 атакует эфирную связь фосфолипидов в положении 1.

Фосфолипаза А

2

 катализирует гидролиз эфирной связи в положении 2 гли-

церофосфолипидов, в результате чего образуются свободная жирная кис-

лота и лизофосфолипид (в случае фосфатидилхолина – лизолецитин), ко-

торый реацилируется ацил-КоА при участии ацилтрансферазы.

Фосфолипаза С атакует эфирную связь в положении 3, что заканчивается

образованием 1,2-диглицерида и фосфорильного основания.

Фосфолипаза D катализирует отщепление от фосфолипида азотистого

основания. Долгое время считалось, что фосфолипаза D содержится только

397

Фосфатидная кислота

ЦТФ

РР

i

ЦДФ-диглицерид

Цитидин

Сфингозин

Церамид

Сфингомиелин

Ацил-КоА

КоА

ЦДФ-холин

ЦМФ

Рис. 11.7. Гидролитическое расщепление

фосфолипазами строго определенных свя-

зей фосфолипидов.

в растительных тканях. В последнее время ее удалось обнаружить в раст-

воримой фракции мозга крысы, а затем в микросомах мозга и других

органов, а в самое последнее время-в митохондриях печени крысы.

Нет ясности в отношении фосфолипазы В. Возможно, что это-смесь

ферментов, обладающих свойствами фосфолипаз А

1

 и А

2

. Не исключено,

что фосфолипаза В-фермент, действующий только на лизофосфолипид

(например, лизолецитин), т.е. это лизофосфолипаза.

БИОСИНТЕЗ ХОЛЕСТЕРИНА

В 40-60-х годах нашего столетия К. Блох и сотр. в опытах с использо-

ванием ацетата, меченного

 14

С по метильной и карбоксильной группам,

показали, что оба атома углерода уксусной кислоты включаются в холесте-

рин печени приблизительно в одинаковых количествах. Кроме того, было

доказано, что все атомы углерода холестерина происходят из ацетата.

В дальнейшем благодаря работам Ф. Линена, Г. Попьяка, Дж. Корн-

форта, А.Н. Климова и других исследователей были выяснены основные

детали ферментативного синтеза холестерина, насчитывающего более 35

энзиматических реакций. В синтезе холестерина можно выделить три

основные стадии: I – превращение активного ацетата в мевалоновую кис-

лоту, II – образование сквалена из мевалоновой кислоты, III – циклизация

сквалена в холестерин.

Рассмотрим стадию превращения активного ацетата в мевалоновую

кислоту. Начальным этапом синтеза мевалоновой кислоты из ацетил-КоА

является образование ацетоацетил-КоА посредством обратимой тиолазной

реакции:

Затем при последующей конденсации ацетоацетил-КоА с 3-й молекулой

ацетил-КоА при участии гидроксиметилглутарил-КоА-синтазы (ГМГ-КоА-

синтаза) образуется β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА:

398

СН

3

—СО—S-KoA + СН

3

—СО—S-KoA

Ацетил-КоА-ацетилтрансфераза

СН

3

—СО—СН

2

—СО—S-KoA + HS-KoA.

Ацетоацетил-КоА

СН

3

—СО—СН

2

—СО—S-KoA + СН

3

—СО—S-KoA

+ Н

2

О

Ацетоацетил-КоА

Ацетил-КоА

–

 Н

2

О

ГМГ-КоА-синтаза

Далее β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА под действием регуляторно-

го фермента НАДФ-зависимой гидроксиметилглутарил-КоА-редуктазы
(ГМГ-КоА-редуктаза) в результате восстановления одной из карбоксиль-
ных групп и отщепления HS-KoA превращается в мевалоновую кислоту:

ГМГ-КоА-редуктазная реакция – первая практически необратимая реак-

ция в цепи биосинтеза холестерина. Она протекает со значительной потерей
свободной энергии (около 33,6 кДж). Установлено, что данная реакция
лимитирует скорость биосинтеза холестерина.

Наряду с классическим путем биосинтеза мевалоновой кислоты имеется второй

путь, в котором в качестве промежуточного субстрата, по-видимому, образуется не

β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА, а β-гидрокси-β-метилглутарил-S-АПБ. Реакции

этого пути идентичны начальным стадиям биосинтеза жирных кислот вплоть до

образования ацетоацетил-S-АПБ. В образовании мевалоновой кислоты по этому

пути принимает участие ацетил-КоА-карбоксилаза – фермент, осуществляющий
превращение ацетил-КоА в малонил-КоА. Оптимальное соотношение малонил-КоА
и ацетил-КоА для синтеза мевалоновой кислоты – 2 молекулы ацетил-КоА на

1 молекулу малонил-КоА.

Участие малонил-КоА – основного субстрата биосинтеза жирных кислот в обра-

зовании мевалоновой кислоты и различных полиизопреноидов показано для ряда
биологических объектов: печени голубя и крысы, молочной железы кролика,
бесклеточных дрожжевых экстрактов. Этот путь биосинтеза мевалоновой кислоты
отмечен преимущественно в цитозоле клеток печени. Существенную роль в обра-
зовании мевалоната в данном случае играет ГМГ-КоА-редуктаза, обнаруженная
в растворимой фракции печени крысы и неидентичная микросомному ферменту по
ряду кинетических и регуляторных свойств. Регуляция второго пути биосинтеза
мевалоновой кислоты при ряде воздействий (голодание, кормление холестерином,
введение поверхностно-активного вещества тритона WR-1339) отличается от ре-

399

β-Гидрокси-β-метилглутарил-КоА

β-Гидрокси-β-метилглутарил-КоА

Мевалоновая кислота

ГМГ-КоА-редуктаза

гуляции первого пути, в котором принимает участие микросомная редуктаза. Эти

данные свидетельствуют о существовании двух автономных систем биосинтеза

мевалоновой кислоты. Физиологическая роль второго пути окончательно не изу-

чена. Полагают, что он имеет определенное значение не только для синтеза веществ

нестероидной природы, таких, как боковая цепь убихинона и уникального основания

N

6

-(Δ

2

-изопентил)-аденозина некоторых тРНК, но и для биосинтеза стероидов

(А.Н. Климов, Э.Д. Полякова).

На II стадии синтеза холестерина мевалоновая кислота превращается

в сквален. Реакции II стадии начинаются с фосфорилирования мевалоновой

кислоты с помощью АТФ. В результате образуется 5-фосфорный эфир,

а затем 5-пирофосфорный эфир мевалоновой кислоты:

5-пирофосфомевалоновая кислота в результате последующего фосфо-

рилирования третичной гидроксильной группы образует нестабильный

промежуточный продукт – 3-фосфо-5-пирофосфомевалоновую кислоту, ко-

торая, декарбоксилируясь и теряя остаток фосфорной кислоты, превра-

щается в изопентенилпирофосфат. Последний изомеризуется в диметил-

аллилпирофосфат:

400

Мевалонат

5-Фосфомевалонат

5-Пирофосфомевалонат

5 -Пирофосфомевалонат

3-Фосфо-5-пирофосфо-

мевалонат

Диметилаллилпирофосфат

Изопентенилпирофосфат

АТФ

АДФ

АТФ

АДФ

АТФ

АДФ