Рефераты. Строение, свойства и биологическая роль биотина и тиамина

ферментных систем ТДФ. По-видимому, значительные количества витамина

присутствуют в тканях, особенно в сердце и печени, в виде его производных,

осуществляющих какие-то другие некоферментные функции.

4.1 Образование тиаминфосфатов (ТФ). За период с 1937 по 1943 г.

показано, что фосфорилирование тиамина активно происходит в дрожжах и

различных животных тканях. Уже тогда выяснилось, что реакция идет за счет

АТФ по общему уравнению: тиамин + АТФ—> ТДФ + АМФ.

В 1952 г. эти закономерности были подтверждены на частично очищенном

препарате тиаминкиназы из растворимой фракции гомогената печени. Оптимум рН

для образования. ТДФ этим ферментным препаратом лежал, в пределах 6,8—6,9.

Фосфорилирование тиамина подавлялось АМФ и АДФ. В присутствии АМФ

образовывались лишь следы, а в присутствии АДФ — весьма незначительные

количества ТДФ. Если в среду вместо тиамина вносился ТМФ, то образование

ТДФ тормозилось. Очищенный примерно в 600 раз препарат тиамикиназы был

применен (Forsander, 1956) для изучения Механизма фосфорилирования витамина

с использованием меченой ?-Р32-АТФ. После выделения ТДФ Forsander пришел к

выводу, что и вэтой системе тиамин получает от АТФ целиком пирофосфатную

группировку.

Серия работ по изучению тиаминкиназы, выделенной из дрожжей и животных

тканей, недавно проведена в Японии. На достаточно очищенных препаратах

(более чем в 100 раз), обладавших слабой АТФ-азной активностью и не

содержащих аденилаткиназы и нуклеозиддифосфокиназы, установлено, что ионы

марганца, магния - кобальта активировали, а кальция, никеля, рубидия и

железа — в широком диапазоне концентраций не угнетали фермент. На этом же

препарате фермента показаны возможность фосфорилирования тиамина за счет

других нуклеотидтрифосфатов (ГТФ, ИТФ, УТФ и др.) но то, что основным

продуктом реакции является ТДФ и небольшое количество ТМФ. Применением Р32-

АТФ, как и в исследованиях предыдущих авторов, подтвержден механизм

переноса на тиамин сразу пирофосфатной группировки.

Однако результаты, полученные in vitro, не нашли полного подтверждения

при изучении фосфорилирования тиамина на целых организмах и в опытах с

митохондриями. С одной стороны, как будто подтверждалось предположение о

пирофосфорилировании: после внутривенного введения тиамина уже через 30—60

минут в крови животных обнаруживались меченные по фосфору ТДФ и ТТФ, но не

ТМФ. С другой стороны, после внутривенного введения ТМФ кокарбоксилазная и

транскетолазная (Н. К. Лукашик, 1964) активность крови нарастала быстрее,

чем после введения свободного тиамина. Некоторые микроорганизмы легче

образуют ТДФ из ТМФ, чем из свободного витамина, а тиаминкиназа, найденная

ранее в печени, не обнаружена в митохонд-риях почек, в которых

фосфорилирование тиамина идет другим путем. Механизм фосфорилирования

витамина с участием только АТФ не всегда укладывается в простую схему

переноса пирофосфатной группировки в целом хотя бы потому, что наряду с ТДФ

в различном биологическом материале обнаруживаются в значительных

количествах и другие ТФ, в том числе даже Т-полифосфаты.

Ряд исследований последних лет касается вопроса о локализаций систем,

ответственных за фосфорилирование тиамина. Печень уже через час после

введения тиамина захватывает 33—40% витамина, накапливая различные его

фосфорные эфиры. По данным А. А. Рыбиной (1959), происходит быстрое

фосфорилирование меченого витамина и в других органах (в порядке убывающей

активности): печень, почки, сердце, семенники, головной мозг. При этом

радиоактивность фосфорных эфиров тиамина убывает в ряду: ТТФ, ТДФ, ТМФ. По

данным японских авторов, фосфорилирование тиамина идет активно в

митохондриях (Shima-zono, 1965), микросомах и гиалоплазме.

Из изложенных выше фактов нетрудно сделать вывод, что общая

-интенсивность процессов эстерификции витамина в организме или в отдельных

тканях должна в значительной степени коррелировать с активностью процессов,

поставляющих АТФ. Первые экспериментальные наблюдения в этом плане,

проведенные ня гомогенатах печени или клеточных элементах крови, получили в

дальнейшем полное подтверждение. Все яды дыхания и гликолиза или

соединения, конкурирующие с Т за АТФ, как правило, снижают уровень ТДФ в

крови и в тканях.

4.2 Роль отдельных группировок в молекуле тиамина для его связывания в

тканях.

За последние годы синтезировано более десятка новых производных тиамина

(смешанные дисульфиды, О-бензольные производные и др.), широко внедряемых в

лечебную и профилактическую практику. Преимущества новых витаминных

препаратов, как правило, выявлялись чисто эмпирически в связи с тем, что до

настоящего времени мы не располагаем достаточными сведениями о молекулярных

механизмах ассимиляции тиамина, о характере его взаимодействия со

специфическими (ферменты) и неспецифическими (осуществляющими транспорт

витамина) белками. Необходимость точных представлений в этом вопросе

диктуется и широкими перспективами использования антивитаминов тиамина

(ампрол, хлоротиамин, деокситиамин) для лечебных целей (см. ниже).

Работы по синтезу новых производных тиамина с заранее заданными физико-

химическими свойствами, обусловливающими возможности целенаправленного

воздействия на обменные процессы в организме, немыслимы без конкретных

представлений о роли отдельных групп атомов витамина и его производных в

этой области. Значение пирофосфатного радикала для специфической

потеидизации ТДФ в составе соответствующих ферментов уже отмечалось выше. В

последние годы становится все более очевидным участие тиамина в других

реакциях, не имеющих ничего общего с коферменными функциями витамина.

Разнообразию активных группировок в молекуле тиамина соответствует каждый

раз особая форма- претеидизации, блокирующая одни и обнажающая одновременно

другие, важные для соответствующей функции, участки молекулы витамина (Ю.

М. Островский, 1971). Действительно, первый тип протеидизации (через

пирофосфатный радикал) отвечает коферментной функции и оставляет

свободными, доступными для субстрата 2-й углерод тиазола и аминогруппу

пиримидинового компонента. С другой стороны, очевидно, что участие витамина

в окислительно-восстановительных реакциях или в процессах

перефосфорилирования должно сочетаться с исключением возможности

одновременного функционирования его как кофермента, так как в первом случае

необходима деполяризация и раскрытие тиазолового цикла, а во втором —

свободное положение фосфорилированного оксиэтильного радикала. Поскольку

80—90% тиамина, присутствующего в тканях, освобождается лишь при кислотном

и ферментативном гидролизе, можно считать, что все связанные формы витамина

находятся в протеидизированном, т. е. связанном с белками, состоянии.

Представление о значении отдельных участков молекулы тиамина в этом

процессе легко получить, определяя степень связывания тканями меченного по

сере (S35) витамина и некоторых его производных, лишенных тех или иных

активных центров, например аминогруппы — окситиамин (окси-Т), аминогруппы и

оксиэтильного радикала — хлорокситиамин (ХОТ), четвертичного азота в

тиазоловом цикле тетрагидротиамин (TТ) Некоторые ограничения на

интерпретацию данных, полученных таким образом в короткие сроки опыта,

накладывают физиологические механизмы, транспорта и экскреции вводимых

соединений, в связи с чем дополнительно приходится исследовать также

выведение витамина и самих меченых соединений с мочой. С другой стороны,

результаты, получаемые в длительные сроки (24 часа), почти полностью

соответствуют только представлениям о протеидизированной части витамина, а

на основании рассмотрения конкурентных взаимоотношений между различными

упомянутыми выше мечеными и другими немечеными производными витамина можно

последовательно исключать роль отдельных атомов или группировок в

механизмах фиксации тиамина тканями.

[pic]

4.3 Коферментные функции тиаминдифосфата.

Известно значительное количество различных реакций, катализируемых ТДФ.

Однако все их можно свести к нескольким типичным вариантам: простое и

окислительное декарбоксидирование (-кетокислот, ацилоиновая конденсация,

фосфорокластическое расщепление кетосахаров. Ферментные системы,

принимающие участие в этих реакциях по-видимому, едины в основных принципах

своего действия; различна лишь последующая судьба «активного альдегидного

осколка», возникающего на первых этапах процесса. Успехи, достигнутые в

течение последних лет в изучении превращений (-кетокислот (С. Е. Северин,

1964; А. А. Глемжа, 1964), позволили четко представить как роль собственно

декарбоксилирующего фрагмента полиферментного комплекса дегидрогеназы,

содержащего ТДФ, так и последовательность всех других, связанных с ним

реакций:

[pic]

В системе транскетолазы (ТК) «активный альдегидный» осколок, очевидно,

будет представлен гликолевым радикалом, переносимым от соответствующих

источников (ксилулозо-5-фосфат, фруктозо-6-фосфат, оксипируват и др.) на

различные акцепторы (рибозо-5-фосфат, эритро-зо-4-фосфат, глюкозо-6-

фосфат). В фосфокетолазной реакции «активный гликолевый» радикал

превращается непосредственно в ацетилфосфат.

Значительные успехи в выяснении механизма каталитического действия ТДФ

были достигнуты в результате исследований, проведенных в двух основных

направлениях: создание модельных неферментативных систем и введение в

ферментные системы различных аналогов или антагонистов тиамина. Используя

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8



2012 © Все права защищены
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.