Ферменты четвертого класса – лиазы. Катализируют негидролитическое расщепление субстрата с образованием кратной связи или цикла и соответственно обратные реакции – присоединение по кратным связям или реакции раскрытия цикла.
Систематическое название фермента складывается из названия расщепляемого субстрата, названия отщепляемого фрагмента и слова «лиаза»
Как показано на стр. 8 лиазы классифицируются по типу разрываемой связи. Наиболее обширный подкласс образуют углерод-углерод лиазы, среди которых основную массу составляют ферменты, катализирующие реакции декарбоксилирования. По тривиальной номенклатуре эти ферменты называют декарбоксилазами.
Например, при спиртовом брожении пируват, образующийся в процессе анаэробного гликолиза, декарбоксилируется с образованием ацетальдегида, который далее восстанавливается до этанола.
1). Декарбоксилирование пирувата:
По систематической номенклатуре фермент, катализирующий эту реакцию – КФ 4.1.1.1., называется пируват:ацетальдегид-лиаза, по тривиальной – пируват декарбоксилаза.
|
|
Существует довольно большая группа ферментов, катализирующих декарбоксилирование α-аминокислот. По этому пути образуются многие физиологически важные соединения – так называемые биогенные амины (см. уч. пособ., ч I., Аминокислоты и полипептиды, табл. 1.2). Например:
2). Декарбоксилирование глутамата с образованием γ-аминомасляной кислоты (ГАМК):
Систематическое название фермента КФ 4.1.1.15. – глутамат:ГАМК-лиаза.
Тривиальное название этого фермента – глутаматдекарбоксилаза.
Подкласс 4.1.2 – альдегидлиазы – ферменты, катализирующие реакции, протекающие с разрывом С-С связи, сопровождающиеся возникновением альдегидной группы. Например, реакция расщепления D-фруктозо-1,6-дифосфата на два трехуглеродных фрагмента – дигидроксиацетонфосфат и глицеральдегид-3-фосфат, в процесс гликолиза.
3). Расщепление D-фруктозо-1,6-дифосфата:
Этот реакция катализируется ферментом КФ 4.1.2.13., известным под тривиальным названием фруктозодифосфатальдолаза.
Систематическое название этого фермента – D-фруктозо-1,6-дифосфат: глицеральдегид-3-фосфат-лиаза.
Примером углерод-кислород лиаз (подкласс КФ 4.2.) является широко распространенный фермент карбоангидраза, который катализируют реакцию гидратации углекислого газа.
4). Гидратация углекислого газа:
Систематическое название фермента КФ 4.2.1.1. – гидрокарбонат:гидро-лиаза. Тривиальное название этого фермента – карбоангидраза.
Углерол-азот лиазы представлены, главным образом, аммиак-лиазами, т.е. ферментами, катализирующими отщепление аммиака, например:
|
|
5) Дезаминирование гистидина:
Систематическое название этого фермента – гистидин:аммиак-лиаза.
Углерод-сера лиазы катализируют реакции расщепления и образования связи С-S. Ключевую роль в метаболизме серосодержащих аминокислот играет цистатионин, который может расщепляться по обеим С-S связям: по β-С-S связи на гомоцистеин и пируват и по γ-С-S связи на цистеин и α-кетобутират.
6). Образование гомоцистеина и пирувата из цистатионина:
Расщепление цистатионина по β-С-S связи катализирует фермент КФ 4.4.1.8. – цистатионин-β-лиаза, а по γ-С-S связи – фермент КФ 4.4.1.1. цистатионин-γ-лиаза.
7). Образование цистеина и α-кетобутирата из цистатионина:
В качестве примера реакции, катализируемой фосфор-кислород лиазой, можно привести реакцию образования из АТФ циклического аденозин-3′,5′-циклофосфата – соединения, участвующего в регуляции большого числа биохимических процессов.
8). Образование аденозин-3′,5′-циклофосфата (цАМФ) из АТФ:
Систематическое название фермента КФ 4.6.1.1. – АТФ:цАМФ-лиаза, тривиальное – аденилатциклаза.