Недостаток цианкобаламина в пище ведет к повышенному выделению тиоцианата; в связи с чем была выдвинута гипотеза, основанная на предполагаемой лабильности групп цианида и конкуренции за цианид между оксикобаламином и ферментом роданезой. Тесная взаимосвязь между функциями фолиевой кислоты и цианкобаламина привела к предположению о том, что последний катализирует превращение фолиевой кислоты в "цитроворум-фактор" или какую-то другую активную форму; убедительных экспериментальных данных в пользу этого, по-видимому, нет. Интересные взаимоотношения, видимо, существуют также между витамином B 12 и пантотеновой кислотой. Некоторые исследователи утверждали, что в опытах с кормлением кур каждый из этих факторов снижал потребность в другом. Эванс и сотр. обнаружили уменьшение содержания пантотеновой кислоты в печени после введения витамина В 12 курам с авитаминозом и предположили, что витамин мобилизует печеночные резервы пантотеновой кислоты. Другие исследователи подтвердили эту взаимосвязь и отметили повышенное содержание витамина B 12 в организме крыс с недостаточностью пантотеновой кислоты. Гершоф и сотр. доказали наличие взаимосвязи между тироксином, магнием и витамином B 12 . Как магний, так и витамин B12 частично снимают ряд эффектов введения тироксина, потерю витамина B 12 тканями, подавление роста, разобщение окисления и фосфорилирования, изменение белковых фракций сыворотки. Эти результаты еще ждут своего объяснения. «Конца пути еще не видно, но есть основания надеяться, что скоро мы будем знать о механизме действия витамина B12 больше, чем мы знаем о действии некоторых других витаминов, открытых гораздо раньше».
Некоторые В 12 -зависимые ферменты
В12-коферменты многочисленны и различны. Они отличаются тем, что содержат два типа лигандов: метильную группу и 5`-дезоксиаденозин. Превращение свободного витамина В12 в кофермент происходит в присутствии специфических ферментов и при участии в качестве кофакторов ФАД, восстановленного НАД, АТФ и глутатиона. При образовании 5-дезоксикобаламинового кофермента АТФ подвергается необычному распаду с отщеплением трифосфатного остатка по аналогии с реакцией синтеза 5-аденозилметионина из метионина и АТФ. Впервые В12-коферменты были выделены Г. Баркером с сотрудниками в 1958 г. из микробов. Химические реакции с участием В12-коферментов подразделяют на две группы: реакции трансметилирования и изомеризации. В реакциях первой группы коферменты играют роль промежуточных переносчиков метильной группы. К таким реакциям относятся, например, синтезы метионина и ацетата. Гомоцистеин под воздействием метилкобаламина и тетрагидроилглутаматметилтрансферазы в присутствии восстановленного ФАД и N 5 -СН 3 -ТГФК превращается в метионин. Метильная группа N 5 -СН 3 -ТГФК переносится вначале на активный центр фермента, затем на гомоцистеин. Ко второй группе реакций относится изомеризация L -метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА.
Диолдегидратаза
Приведем вначале важнейшие данные, полученные за последние годы при исследовании диолдегидратазы, т. е. фермента, катализирующего превращение этандиола-1,2, и пропандиола-1,2, соответственно, в ацетальдегид и пропионовый альдегиды. Оказалось, что один и тот же фермент способен катализировать превращение и этандиола-1,2 и пропандиола-1,2 в соответствующие альдегиды. Примечательной особенностью этого фермента, как и всех остальных аденозилкобаламин-зависимых ферментов, явилось то, что окончание реакции сопровождается деструкцией и высвобождением кофермента из фермент-коферментного комплекса. Диолдегидратаза представляет собой белок с мол. массой 250000 с единственным активным центром содержащим аденозилкобаламин. Хроматография позволяет разделить фермент на две субъединицы с разными молекулярными массами. Каждая из субъединиц неактивна, рекомбинация их приводит к восстановлению активности. Весьма важным и, по-видимому, общим свойством всех аденозилкобаламин-ферментов, является чувствительность диолдегидратазы к сульфгидрильным ингибиторам. Образование тройного ферментного комплекса (апофермент-АденозилКобаламин-пропандиол-1,2) полностью защищает фермент от действия ртутьсодержащих ингибиторов. Это позволяет утверждать, что HS -группа (или группы) фермента может иметь большое значение для проявления биокаталитической активности. Важно подчеркнуть, что защищающим действием, помимо аденозилкобаламина, обладают и другие Кобаламины (CN -Кобаламин, метилкобаламин), введение которых в ферментный комплекс вместо кофермента приводит к его инактивации. Тем не менее расщепление такого комплекса после обработки SH -соединением и последующая реконструкция с аденозилкобаламином вновь восстанавливает активность. Изучение химической модификации этого фермента выявило большое значение различных аминокислотных остатков в активном центре фермента. Так оказалось, что один остаток аргинина на моль фермента является необходимым для проявления каталитической активности диолдегидратазы. Наконец, недавно было продемонстрировано значение другой основной аминокислоты – лизина для проявления ферментативной активности. Остаток лизина, важный для обеспечения активной олигомерной структуры фермента и связывания аденозилкобаламина, локализован в низкомолекулярной субъединице. Остатки основных аминокислот обеспечивают ионное взаимодействие между субъединицами.
Глицеролдегидратаза
Другой фермент, катализирующий превращения вицинальных гликолей в альдегиды – глицеролдегидратаза или глицеролгидролиаза ответственен за изомеризацию глицерина в β-оксипропионовый альдегид и продуцируется как некоторыми штаммами Klebsiella р., так и Propionibactereciae. Кофакторами, необходимыми для проявления активности глицеролдегидратазы, являются аденозилкобаламин и К + . Очистка фермента из К l. р. привела к выделению ферментного комплекса с мол. массой 188000, содержащего две субъединицы разного размера и 1 моль аденозилкобаламина на 1 моль фермента. Меньшая субъединица с мол. массой 22 000 в свою очередь распадается на два белка с мол. массой около 12 000. Самосборка субъединиц в ферментном комплексе промотируется субстратом – глицерином, аденозилкобаламином и ионом К + . Интересно, что ион Na + ингибирует активность фермента и ни одна из субъединиц по отдельности не способна связывать аденозилкобаламин. Аналогично диолдегидратазе, глицеролдегидратаза ингибируется сульфгидрильными ингибиторами, причем в опытах с обработкой субъединиц и последующей сборкой было показано, что меньшая субъединица после обработки еще сохраняет 25% от первоначальной активности, в то время как большая полностью ее теряет.
Этаноламин-аммиаклиаза
Фермент, осуществляющий превращение этаноламина в ацетальдегид и аммиак – этаноламин-аммиак-лиаза – был описан в 1965 г, очищен и выделен в гомогенном состоянии в 1968 г. Этот аденозилкобаламин-фермент интенсивно исследовался в работах Бэбиора и Ейбилиса. Итоги изучения фермента можно суммировать следующим образом: оказалось, что, в отличие от диолдегидратазы, единственным субстратом этаноламин-аммиак-лиазы является этаноламин. Позднее было выяснено, что L -2-аминопропанол также может превращаться в пропионовый альдегид и аммиак. Однако это превращение сопровождается необратимым расщеплением кофермента. При реакции NH 2 -г py пп a всегда перемещается от С2 к С1 (т. е. к атому, с которым связана ОН-группа). В опытах с меченым 18 О Н 2 О было показано, что гидроксил при С1 всегда остается в продукте. Тем самым был исключен механизм образования ацетальдегида через промежуточный имин, гидролиз которого обязательно привел бы к включению метки в продукт. Наблюдаемый во всех аденозилкобаламин-зависимых реакциях перенос водорода С1→С2 был обнаружен и в этой реакции. Опыты с энантиомерами многократно меченого субстрата - 2-амино-[2 2 H, 2 3 Н]-этанола свидетельствовали о рацемизации продукта (ацетальдегида). Несмотря на то, что прямых доказательств перемещения NH 2 -группы от С2 к С1 не было получено, процесс превращения этаноламина в ацетальдегид и аммиак описывается по аналогии с другими реакциями. Фермент представляет собой довольно большой белок с мол. массой 520000. В пятимолярном растворе гуанидин-НС l он диссоциирует – на субъединицы с мол. массой 50000. Показано, что фермент содержит два независимых активных центра. Подобно диолдегидратазе фермент активируется одновалентными катионами К + и NH 4 + и ингибируется сульфгидрильными ингибиторами.