19.4. Десять аминокислот превращаются в результате расщепления в ацетил-СоА

Углеродные скелеты десяти аминокислот, разрушаясь, превращаются в ацетил-СоА, непосредственно включающийся в цикл лимонной кислоты. Пять из этих десяти аминокислот расщепляются до ацетил-СоА через пируват; другие пять превращаются сначала в ацетоацетил-СоА, а затем уже этот последний расщепляется до ацетил-СоА (рис. 19-4).

Рис. 19-4. Включение углеродных скелетов обычных аминокислот в цикл лимонной кислоты. При расщеплении лейцина и триптофана образуется как ацетоацетил-СоА, так и ацетил-СоА.

Через пируват идет расщепление аланина, цистеина, глицина, серина и треонина (рис. 19-5). Аланин превращается в пируват непосредственно в реакции трансаминирования с -кетоглутаратом. Четырехуглеродная аминокислота треонин расщепляется с образованием двухуглеродной аминокислоты глицина, который может подверг аться дальнейшим превращениям по двум путям. На одном из них глицин сначала превращается в серин (трехуглеродную аминокислоту) в результате ферментативного присоединения гидроксиметильной группы, переносчиком которой служит кофермент тетрагидрофолат (рис. 19-6). Из предыдущего мы уже знаем (разд. 10.10), что тетрагидрофолат выступает в роли переносчика одноуглеродных групп, таких, как метальная, формильная. гидроксиметильная и формиминогруппа (рис. 19-6). Однако главный путь катаболизма глицина ведет через другую реакцию, также требующую присутствия тетрагидрофолата.

Рис. 19-5. Схема путей, ведущих от треонина, глицина, серина, цистеина и аланина к ацетил-СоА через пируват.

В этой реакции происходит окислительное расщепление глицина до и метиленовой группы , которая присоединяется к тетрагидрофолату. Реакция легко обратима; катализируется она глицин-синтазой:

На этом катаболическом пути два углеродных атома глицина не поступают в цикл лимонной кислоты. Один из них отщепляется в виде а второй используется для образования метиленовой группы -метилентетрагидрофолата (рис. 19-6), который служит донором метиленовых групп в некоторых биосинтетических реакциях.

Фрагменты углеродного скелета фенилаланина, тирозина, лизина, триптофана и лейцина превращаются в ацетоацетил-СоА, из которого затем образуется ацетил-СоА (рис. 19-7).

Особого внимания заслуживают в этой группе два катаболических пути. Путь, ведущий от триптофана к ацетил-СоА, - самый сложный в аминокислотном катаболизме животных тканей: он включает 13 этапов. Некоторые промежуточные продукты катаболизма триптофана служат предшественниками в биосинтезе других важных биомолекул, например нейрогормона серотонина или такого витамина, как никотиновая кислота (рис. 19-8). Таким образом, путь, по которому идет катаболизм триптофана, имеет несколько ответвлений, что создает возможность для образования ряда других продуктов из единственного предшественника - триптофана.

Второй интересный путь - это путь, ведущий от фенилаланина (рис. 19-9).

Рис. 19-6. А. Тетрагидрофолат . Часть молекулы, участвующая в переносе одноуглеродной группы, показана на красном фоне. Б. -метилентетрагидрофолат, образующийся в глицин-синтазной реакции. Метиленовая группа показана на красном фоне.

Фенилаланин и продукт его окисления тирозин распадаются на два фрагмента; оба они могут вступать в цикл лимонной кислоты, хотя и на разных уровнях. Четыре из девяти углеродных атомов фенилаланина и тирозина дают свободный ацетоацетат, который затем превращается в ацетил-СоА (рис. 19-7). Второй четырехуглеродный фрагмент тирозина и фенилаланина превращается в фумарат - промежуточный продукт цикла лимонной кислоты (см. ниже).

Рис. 19-7. Схема путей, ведущих от лизина, триптофана, фенилаланина, тирозина и лейцина к ацетил-СоА через ацетоацетил-СоА.

Рис. 19-8. Триптофан и некоторые важные продукты его метаболических превращений.

Рис. 19-9. Нормальный путь превращения фенилаланина и тирозина в ацетоацетил-СоА и фумаровую кислоту. При фенилкетонурии нарушена активность первого фермента этого пути.

Таким образом, восемь из девяти атомов этих аминокислот поступают в цикл лимонной кислоты; девятый атом отщепляется в виде Фенилаланин (после гидроксилирования, т.е. через тирозин) также в конечном счете используется как предшественник гормона щитовидной железы тироксина и двух гормонов, вырабатываемых мозговым веществом надпочечников - адреналина и норадреналина (гл. 25).