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:
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