3. Строение первичной дегидрогеназы. Окисленная и восстановленная формы.
Биохимическое окисление органических соединений происходит путем их дегидрирования. Процесс этот катализирует оксиредуктазы, носящие название дегидрогеназ. Первичные дегидрогеназы в качестве кофермента чаще всего имеют никотинамид-адениндинуклеотид (НАД). В сочетании с различными белковыми носителями НАД образует множество ферментов, действующих на определенные вещества. В общем виде реакцию дегидрирования можно записать так:
(органическое вещество — донор 2Н) + НАД → (окисленное органическое вещество) + НАД Н2.
Первичные дегидрогеназы называют анаэробными, так как они не могут передавать водород непосредственно кислороду. Регенерация их происходит в результате передачи атома водорода молекуле другого органического соединения или вторичной дегидрогеназе. Коферментом вторичных дегидрогеназ является флавин-аденин-динуклеотид (ФАД):
НАД Н2 + ФАД → ФАД Н2 + НАД.
Для первичной структуры дегидрогеназ, выделенных из различных источников, характерна высокая степень гомологии – 70-95% (Skarzynski T., Wonacott A.J., 1983, 1984; Branlant C., et al., 1989), Thermus aquaticus (Harris J.I., and Walker J.E., 1977). Наиболее консервативным является 17-звенный фрагмент, содержащий высокореакционноспособный Цис 149 активного центра. У дегидрогеназ, выделенных из 14 источников, в том числе, отдаленных филогенетически (мышцы человека, мышцы омара, пекарские дрожжи), не обнаружено ни одной замены аминокислотных остатков в этом пептиде (Perham, R.N., 1969).
Пространственная структура. Олигомерное строение дегидрогеназы
Кристаллографические исследования позволили с высоким разрешением расшифровать пространственные структуры ГАФД из различных источников: апо- и холоформ дегидрогеназы из мышц омара (Murthy M.R., et al, 1980), скелетных мышц человека (Mercer W.D., et al, 1976), облигатных и факультативных термофильных бактерий Bacillus stearothermophilus (Skarzynski T., et al, 1987) и Bacillus coagulans (Griffith J.P., et al, 1983), 1988), Leishmania mexicana (Suresh S., et al., 2001).
В любой окислительно-восстановительной реакции участвует акцептор электронов (окислитель) и донор электронов (восстановитель). Например:
(1) Сu + О → Сu2+О2-.
Суммарную реакцию (1) можно условно разделить на 2 полуреакции (2), (3):
(2) Сu - 2е → Сu2+.
(3) О + 2е → О2-.
В каждой из них участвует окисленная и восстановленная форма одного соединения; их называют сопряжённой парой, или редокспарой.
Разные редокс-пары обладают различным сродством к электрону. Те, у которых это сродство меньше, отдают электрон тем, у кого оно больше. Мерой сродства редокспары к электрону служит окислительно-восстановительный потенциал, или редокс-потенциал (Е0'), величина которого непосредственно связана с изменением свободной энергии. Величину Еº' выражают в вольтах; чем она меньше (отрицательнее), тем меньше сродство вещества к электронам. Чем больше сродство, тем больше восстановительный потенциал.
