Биологическая химия - часть 113

Рис. 12.6. Основные метаболические превращения фенилаланина и тирозина.
Цифры в кружках - участки блокирования реакций при фенилкетонурии (1), тирозинозе (2),

альбинизме (3) и алкаптонурии (4).

Участие молекулы тирозина в биосинтезе гормонов щитовидной железы

и катехоламинов подробно представлено в главе 8. Фенилаланин и тирозин

являются также предшественниками меланинов. В этом важном биоло-

гическом процессе, обеспечивающем пигментацию кожи, глаз, волос, ак-

тивное участие принимает фермент тирозиназа.

457

Катехоламины

Дофамин

Фенилаланин

Тирозин

Диоксифенилаланин

(ДОФА)

Трансаминирование

Фенилпировиноградная

кислота

n-Оксифенилпировино-

градная кислота

Дофахром

Фенилуксусная

кислота

Гомогентизиновая кислота

Индол-5,6-хинон

L-глутамин

Полимеризация

Фенилацетилглутамин

Малеилацетоуксусная кислота

Меланин

Фумарилацетоуксусная кислота

Фумаровая кислота

Ацетоуксусная

кислота

+O

+O

СO

2

CO

2

CO

2

Fe

2+

Обмен триптофана

Триптофан относится к незаменимым для человека и животных амино-

кислотам, поскольку является предшественником ряда важных биологи-

чески активных веществ, в частности серотонина и рибонуклеотида ни-

котиновой кислоты. Кроме того, один из его метаболитов, в частности

и н д о л и л у к с у с н а я  к и с л о т а , обладает ростстимулирующей актив-

ностью в отношении растений (ростовой фактор). В физиологических

условиях более 95% триптофана окисляется по кинурениновому пути и не

более 1% – по серотониновому (рис. 12.7). Серотонин в организме под-

вергается окислительному дезаминированию с образованием индолилук-

сусной кислоты, которая выделяется с мочой. Содержание этой кислоты

в моче повышено при поражениях кишечника злокачественными карци-

ноидами, когда около 60% триптофана окисляется по серотониновому

пути. Основной путь обмена триптофана приводит к синтезу НАД, умень-

шая потребность организма в витамине PP. Триптофан под действием

гемсодержащего фермента  т р и п т о ф а н - 2 , 3 - д и о к с и г е н а з ы в присутствии

Рис. 12.7. Метаболические превращения триптофана.

458

5-Окситриптофан

Триптофан

Аланин

Антраниловая

кислота

Формилкинуренин

Кинуренин

Серотонин

Оксииндолилуксусная

кислота

Хинолиновая

кислота

2-Акролеил-3-

амидофумарат

3-Оксиантра-
ниловая кислота

Аланин

3-Оксикинуренин

Рибонуклеотид

хинолиновой

кислоты

Рибонуклеотид

никотиновой

кислоты

Дезамидо-НАД

+O

2

O

2

СO

2

O

2

ФРПФ

СО

2

АТФ

Глн

АТФ

молекулярного кислорода превращается в формилкинуренин, который рас-

падается при участии формамидазы (формилкинурениназы) на муравьиную

кислоту и кинуренин; последний окисляется в 3-оксикинуренин. Дальнейшие

превращения 3-оксикинуренина связаны с пиридоксалевым ферментом

кинурениназой, гидролизующей его на аланин и 3-оксиантраниловую

кислоту, которая через ряд промежуточных продуктов (механизм обра-

зования их до конца не раскрыт) превращается в хинолиновую кислоту, т.е.

в непосредственный предшественник рибонуклеотида никотиновой кис-

лоты.

Обмен аминокислот с разветвленной цепью

Катаболизм аминокислот с разветвленной цепью: лейцина, изолейцина

и валина – преимущественно осуществляется не в печени (место распада

большинства остальных аминокислот), а в мышечной и жировой тканях,

в почках и ткани мозга. Сначала все три аминокислоты подвергаются

трансаминированию с α-кетоглутаратом под действием одного общего

и специфического фермента – аминотрансферазы аминокислот с разветв-

ленной цепью (КФ 2.6.1.42) (не содержится в печени) с образованием

соответствующих α-кетокислот. Последующее окислительное декарбокси-

лирование α-кетокислот приводит к образованию ацил-КоА-производных.

Следует отметить, что фермент, катализирующий окислительное де-

карбоксилирование указанных α-кетокислот, высокоспецифичен (по ана-

логии с пируватдегидрогеназным и α-кетоглутаратдегидрогеназным комп-

лексами) и также нуждается в присутствии всех пяти кофакторов (см. главу

10). Известно наследственное заболевание «болезнь кленового сиропа», при

которой нарушено декарбоксилирование указанных α-кетокислот (вслед-

ствие синтеза дефектного дегидрогеназного комплекса), что приводит не

только к накоплению в крови аминокислот и α-кетокислот, но и к их

экскреции с мочой, издающей запах кленового сиропа. Болезнь встречается

редко, проявляется обычно в раннем детском возрасте и приводит к

нарушению функции мозга и летальному исходу, если не ограничить или

полностью не исключить поступление с пищей лейцина, изолейцина и

валина.

Обмен дикарбоновых аминокислот

Классическими работами советских ученых А.Е. Браунштейна и С.Р. Мар-

дашева и американского биохимика А. Майстера доказана роль дикарбо-

новых аминокислот (глутаминовой и аспарагиновой кислот и их амидов –

459

Лейцин

Изолейцин

Валин

α-КГ

Глу

Аминотрансфераза

АМК с разветвлен-

ной цепью

α-Кетоизокапроат

α-Кето-β-метилва-

лериат

α-Кетоизовалериат

СO

2

Дегидрогеназ-

ный комплекс

α-кетокислот

с разветвлен-

ной цепью

Ацил-КоА-

производ-

ные

жирных

кислот

глутамина и аспарагина) в интеграции азотистого обмена в организме.

Система дикарбоновых аминокислот, к которой относят также соответст-

вующие α-кетокислоты, теснейшим образом связана не только с азотистым

метаболизмом в целом, но и с обменом липидов и углеводов. Ранее

отмечалась особая роль дикарбоновых аминокислот и ферментов, ка-

тализирующих их превращения, в перераспределении азота в организме,

дезаминировании и синтезе природных аминокислот (реакции трансде-

заминирования и трансреаминирования), в образовании конечных про-

дуктов белкового обмена – синтезе мочевины.

Основные катаболические пути превращения дикарбоновых амино-

кислот и их амидов могут быть представлены в виде следующих

реакций:

Аспарагиновая кислота принимает непосредственное участие в орни-

тиновом цикле мочевинообразования, в реакциях трансаминирования и

биосинтезе углеводов (гликогенная аминокислота), карнозина и ансерина,

пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов (см. главу 14), а также в синтезе

N-ацетиласпарагиновой кислоты в ткани мозга. Роль последней, содер-

жащейся в довольно высоких концентрациях в ткани мозга млекопи-

тающих, пока не выяснена.

Глутаминовая кислота, являющаяся гликогенной и заменимой амино-

кислотой для человека и животных, также включается в синтез ряда

специфических метаболитов, в частности глутатиона и глутамина. Помимо

участия в транспорте аммиака и регуляции кислотно-щелочного равно-

весия, глутамин – это незаменимый источник азота в ряде синтезов, в

частности в биосинтезе пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, амино-

сахаров, в обезвреживании фенилуксусной кислоты (синтез фенилацетил-

глутамина) у человека и человекообразных обезьян, а также в синтезе

460

Глутаминаза

Глу-дегидрогеназа

Глутамин

Глутамат

α-Кетоглутарат

Аспарагиназа

Орнитиновый цикл

Н

2

O

NH

3

NH

3

H

2

O

NH

3

Мочевина

Цит

Орн

Аспарагин

Аспартат

Фумарат