13.14. Стереоспецифический перенос водорода NAD+-дегидрогеназами

В 50-х годах Бриджит Веннесланд, Франк Вестхеймер (Brigit Vennesland, Frank Westheimer) и их сотрудники провели изящный эксперимент по стереоспецифичности переноса водорода NAD +-дегидрогеназами. Субстратом реакции, катализируемой алкольдегидрогеназой, был этанол, меченный двумя атомами дейтерия при Было установлено, что восстановленный кофермент содержит один атом дейтерия на молекулу, тогда как второй атом дейтерия вводит в состав ацетальдегида. Таким образом, потери дейтерия и перехода его в растворитель не происходило, и он прямо переносился с субстрата на

Дейтерированный восстановленный кофермент, образующийся в этой реакции, использовали затем для восстановления ацетальдегида. Результат оказался поразительным: дейтерий целиком переносился с кофермента на субстрат и совсем не обнаруживался в составе NAD + .

Эти реакции доказывают стереоспецифичность переноса, катализируемого алкоголь-дегидрогеназой. Положения, занимаемые двумя атомами водорода при в NADH, неравноценны. Один из них находится впереди, второй позади плоскости расположения никотинамида. Иными словами, представляет собою прохиральный центр. Алкоголь-дегидрогеназа, хиральный

реагент, различает положения при Дейтерий переносится от дейтерированного этанола только в положение А. При обратной реакции атом дейтерия удаляется из положения А и прямо переносится на ацетальдегид.

Некоторые дегидрогеназы, такие, например, как глицеральдегидфосфат-дегидрогеназа, переносят водород в положение В. Таким образом, существуют два класса -дегидрогеназ: -стереоспеци-фическая и -стереоспецифическая. Сравнение трехмерных структур NAD+-дегидрогеназ показывает, что различие в стереоспецифичности ферментов А- и -типов возникает вследствие поворота никотин-амидного кольца на 180° по отношению к соседнему рибозному компоненту. В результате этого сдвига на в А- и -дегидрогена-зах экспонируются и, следовательно, становятся реакционноспособными элементы противоположной стороны никотинамидного кольца. Как и можно было ожидать, все известные дегидрогеназы стереоспецифичны. Когда дегидрогеназа реагирует с рядом субстратов, стереоспецифичность переноса водорода для всех них одинакова. Сохранение NAD +-связывающих мест в ходе эволюции подчеркивается тем фактом, что стереоспецифичность отдельной дегидрогеназы не зависит от вида организма (так, алкоголь-дегидрогеназы дрожжей и лошади имеют одинаковую стереоспецифичность).

Рис. 13.13, Модель и формула никотин-амидного компонента NADH, показывающая, что и находятся на противоположных сторонах кольца. По -номенклатуре

Более того, стереоспецифичность определенной реакции, катализируемой ферментами, использующими и NAD+ и NADP+ , оказывается одной и той же для обоих коферментов.