Обмен одноуглеродных групп

Для синтеза ряда соединений используются одноуглеродные фрагменты: метильная группа (-СН₃), метиленовая группа (-СН₂-), метенильная группа (-СН=) и формильная группа (-СОН), формиминогруппа (-CH=NH). Роль промежуточного переносчика этих групп играет тетрагидрофолат (ТГФ, Н₄-фолат, FH₄), который образуется из фолиевой кислоты (витамин В9) в печени. Он является коферментом ферментов, катализирующих перенос одноуглеродных групп. ТГФ способен связывать одноуглеродные группы с атомами азота, образуя разные формы в зависимости от строения одноуглеродных фрагментов.

Донорами одноуглеродных фрагментов могут быть серин и глицин: в реакции превращения серина в глицин группа -СН₂- переносится на ТГФ.

Таким образом, катаболизм серина и глицина сопровождается образованием одноуглеродного фрагмента (-СН₂-). Дальнейшие метаболические превращения преобразуют группу в другие группы (-СН₃, -СН=,-СОН, -CH=NH) и определяют пути их использования, например:

1. Реакция, в которой переносится метильная группа (-СН₃), называется реакцией метилирования и она происходит с участием метионина в форме SAM ( S - а денозил м етионин ).

Реакции метилирования играют важную роль в организме и протекают очень интесивно. Они используются для синтеза:

· Фосфатидилхолина из фосфатидилэтаноламина;

· Карнитина;

· Креатина;

· Адреналина из норадреналина;

· Метилировании азотистых оснований в нуклеотидах;

· Инактивации метаболитов (гормонов, медиаторов) и обезвреживании чужеродных соединений.

Все эти реакции вызывают большой расход метионина, так как он является незаменимой аминокислотой. В связи с этим играет большую роль возможность регенерации метионина. В результате отщепления метильной группы SAM превращается в SAG (S - а денозил г омоцистеин), который при действии гидролазы расщепляется на аденозин и гомоцистеин. Гомоцистеин может снова превращаться в метионин под действием гомоцистеинметилтрансферазы. Донором метильной группы в этом случае служит 5-метилтетрагидрофолиевая кислота, которая превращается в ТГФ. Промежуточным переносчиком метильной группы в этой реакции служит производное витамина B₁₂ - метилкобаламин, выполняющий роль кофермента. Поставщиком одноуглеродных фрагментов для регенерации 5-метил-ТГФ служит серин, который превращается в глицин.

2. Метиленовые, метениловые и формильные группы участвуют в биосинтезе всех пуринов и одного из пиримидинов - тимина.

Участие ТГФ в синтезе тимина и пуринов объясняет применение сульфаниламидных препаратов как бактериостатических средств. Эти препараты подавляют в клетках микроорганизмов образование фолиевой кислоты, которая не является для прокариот витамином, и может ими синтезироваться. Сульфаниламиды - это структурные аналоги определенного компонента фолиевой кислоты, поэтому действуют как конкурентные ингибиторы синтеза фолата и тем самым, препятствуют росту клеток микроорганизмов.

Перенос одноуглеродных фрагментов к акцептору необходим не только для синтеза ряда соединений, но и для регенерации свободного Н₄-фолата в печени.

Ещё один источник формильного и формимильного фрагментов - гистидин. Катаболизм гистидина происходит только в печени (очень небольшой процент в коже). Конечными продуктами катаболизма гистидина являются глутамат, NH₃ и одноуглеродные фрагменты - формимино-Н₄-фолат и формил-Н₄-фолат.

Все образующиеся производные Н₄-фолата играют роль промежуточных переносчиков и служат донорами одноуглеродных фрагментов при синтезе некоторых соединений: пуриновых оснований и тимидиловой кислоты (необходимых для синтеза ДНК и РНК), регенерации метионина, синтезе различных формиминопроизводных.