Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

9.5: Фосфорилювання спиртів

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    20801

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Широке сімейство ферментів під назвою кінази каталізують перенесення фосфатної групи з ТП на спиртовий акцептор. Механістично спиртовий кисень діє як нуклеофіл, атакуючи електрофільний g-фосфор ТП і виганяючи АДФ.

    Глюкоза фосфорилюється на першій стадії шляху гліколізу ферментом гексозакіназою (ЕС 2.7.1.1), утворюючи глюкозо-6-фосфат.

    Механізм гексози кінази

    [1]Відео-підручник

    Ось стенографічний спосіб зобразити цю реакцію. Зверніть увагу на позначення «ATP in, ADP out», що використовується нижче, що вказує на те, що АТФ є одним з реагентів, а ADP є одним із продуктів. Звідси ми часто будемо використовувати цю загальну конвенцію для позначення учасників реакції, чиї структури не витягнуті на малюнку.

    Біологічна активність багатьох білків регулюється протеїнкіназами. У реакції протеїнкінази гідроксильні групи бічних ланцюгів на серинних, треонінових або тирозинних залишках деяких білків фосфорилюються АТФ:

    Залишок серину, що вступає в реакцію з АТФ, утворюючи АДФ та залишок фосфосерину.

    Перетворення нейтральної гідроксильної групи в заряджений фосфат являє собою дуже різку зміну локальної архітектури білка, потенційно змінюючи його складаний малюнок і здатність зв'язуватися з малими молекулами або іншими білками. Біологічну функцію білка можна «увімкнути» фосфорилуванням одного залишку та знову вимкнути шляхом видалення фосфатної групи. Останню реакцію ми розглянемо далі в цьому розділі.

    Вправа Template:index
    1. Треонін кіназа каталізує фосфорилювання бічної ланцюгової гідроксильної групи залишків треоніну в білках. Намалюйте структуру, включаючи конфігурацію всіх стереоцентрів, залишку фосфотреоніну. Поясніть, як можна передбачити стереохімію бічного ланцюга.
    Примітка

    Хоча стереохімічна інверсія при перенесенні фосфатів прогнозується теорією, той факт, що фосфатні групи є ахіральними, унеможливив тривалий час перевірити явище безпосередньо. Нарешті це було досягнуто наприкінці 1970-х років, коли група дослідників продемонструвала інверсію фосфату в ферментах кінази за допомогою хімічно синтезованого АТФ, в якому три різних ізотопи кисню були включені в g-фосфат, створюючи таким чином хіральний фосфорний центр. (Енн. Преподобний Біохім. 1980 49, 877).

    Спирти можуть бути перетворені в органічні дифосфати двома різними способами. Двоетапний процес просто включає послідовні передачі g-фосфатних груп двох донорів АТФ, наприклад, на цих послідовних етапах біосинтезу ізопреноїдів. (СЕК. 2.7.1.36; СЕК. 2.7.4.2). Сполука під назвою мевалонат дифосфорилюється таким чином на ранній фазі біосинтетичного шляху холестерину, стероїдних гормонів та інших ізопреноїдних молекул.

    Мевалонат реагує з АТФ з отриманням АДФ і мевалонат-5-фосфату, який реагує з АТФ з отриманням АДФ і мевалонат-5-дифосфату.

    Механізм першого етапу фосфорилювання аналогічний тому, що для реакції спиртокінази, яку ми щойно бачили. На другому етапі перенесення фосфатів, каталізованому окремим ферментом, один з фосфатних киснів на органічному монофосфаті діє як акцептор нуклеофільного фосфату, атакуючи g-фосфат другого АТФ.

    У деяких метаболічних шляхах дифосфорилювання відбувається за іншим механізмом, ніж вище. замість послідовного перенесення двох фосфатів від двох донорів АТФ альтернативний механізм відбувається в один етап: молекула нуклеофільного акцептора атакує b-фосфат АТФ, а не g-фосфат. Після утворення тригонального біпірамідного проміжного продукту, це AMP (НЕ АДФ), який виганяється, і те, що почалося як b і g фосфати АТФ обидва залишаються з акцептором.

    У біосинтезі нуклеотидів ДНК і РНК одна з гідроксильних груп на рибозо-5-фосфаті дифосфорилюється (ЕС 2.7.6.1) в одноступінчатому механізмі:

    Одноетапна реакція дифосфорилювання спирту (PRPP синтаза):

    Механізм взаємодії рибозо-5-фосфату з АТФ з отриманням АМФ і фосфорибозил-5-фосфату (PRPP)

    Метаболічна роль обох процесів дифосфорилювання, які ми щойно бачили, полягає в перетворенні гідроксильної групи в хорошу групу, що залишають (нагадаємо, що гідроксидні іони є сильними основами і поганими групами виходу, тоді як фосфати/дифосфати, особливо при стабілізації в активному місці ферменту, є слабкими підставами і дуже хорошими залишаючи групи). У шляхах біосинтезу нуклеозидів дифосфатна група PRPP діє як вихідна група на найближчій метаболічній стадії, яка є\(S_N1\) реакцією: цю реакцію ми вже бачили в розділі 8.7).