17.16. Образование малоннлкофермента А - решающий шаг в синтезе жирных кислот

Обнаруженная Сэли Уейкил (Salih Wakil) потребность в бикарбонате для биосинтеза жирных кислот оказалась ключом к раскрытию механизма этого процесса. Действительно, синтез жирных кислот начинается с карбоксилирования ацетил-СоА в малонил-СоА. Эта необратимая реакция представляет собою решающий этап в синтезе жирных кислот.

Синтез малонил-СоА катализируется ацетил-СоА-карбоксилазой, содержащей в качестве простетической группы биотин. Карбоксильная группа биотина ковалентно присоединяется к е-аминогруппе остатка лизина, как это имеет место в пируваткар-боксилазе (разд. 15,15). Еще одно общее свойство ацетил-СоА-карбоксилазы и пи-руваткарбоксилазы заключается в том, что карбоксилирование ацетил-СоА происходит в две стадии. Сначала за счет АТР образуется в качестве промежуточного продукта карбоксибиотин. Активированная -группа в составе этого промежуточного продукта затем переносится на ацетил-СоА с образованием малонил-СоА.

Связывание субстратов с ферментом и освобождение продуктов происходят со специфической последовательностью (рис. 17.8). Ацетил-СоА - карбоксилаза представляет

Рис. 17.9. Схема, показывающая предполагаемое перемещение биогиновой простетической группы от места, где она присоединяет карбоксильную группу от к месту, где она отдает эту группу ацетил-СоА.

пример механизма реакции по типу «пинг-понга», когда освобождение одного или более продуктов реакции происходит до того, как все субстраты будут связаны.

Ацетил-СоА-карбоксилаза из E.coli была разделена на субъединицы, катализирующие частичные реакции. Биотин ковалентно присоединяется к небольшому белку (22 кДа), называемому карбоксибиотин-переносящий белок. Карбоксилирование биотинового компонента в образованном комплексе катализируется второй субъединицей - биотин-карбоксилазой. Третьим компонентом системы является транскарбоксилаза, которая катализирует перенос активированного от карбоксибиотина на ацетил-СоА. Длина и гибкость связи между биотином и переносящим его белком обусловливают возможность перемещения активированной карбоксильной группы от одного активного центра ферментного комплекса к другому (рис. 17.9), как это имеет место в пируват-карбоксилазе (разд. 15.16).

У эукариот ацетил-СоА - карбоксилаза существует в виде лишенного ферментативной активности протомера (450 кДа) или в виде активного нитевидного полимера (рис. 17,10). Их взаимопревращение регулируется аллостерически, как и следовало ожидать, поскольку ацетил-СоА - карбоксилаза катализирует первый решающий этап в синтезе жирных кислот. Ключевым аллостерическим активатором служит цитрат,

Рис. 17.10. Электронная микрофотография активной нитевидной формы ацетил-СоА - карбоксилазы из печени цыпленка. (Печатается с любезного разрешения д-ра М. Daniel Lane.)

Рис. 17.11. Фосфопантетеин - реакционноспособный фрагмент АБП и СоА.

который сдвигает равновесие в сторону активной волокнистой формы фермента. Оптимальная ориентация биотина по отношению к субстратам достигается в волокнистой форме. В противоположность цитрату пальмитоил-СоА сдвигает равновесие в сторону неактивной протомерной формы. Таким образом, пальмитоил-СоА, конечный продукт, ингибирует первый решающий этап в биосинтезе жирных кислот. Регуляция ацетил-СоА -карбоксилазы у E.coli резко отличается от таковой у эукариот. У бактерий жирные кислоты являются прежде всего предшественниками фосфолипидов, а не резервным топливом, и поэтому контроль их синтеза носит другой характер. Цитрат не оказывает действия на ацетил-СоА -карбоксилазу E.coli. Активность транскарбоксилазного компонента системы регулируется гуаниновыми нуклеотидами, которые координируют синтез жирных кислот с ростом и делением бактерий.