ФОСФОРИЛАЗЫ
Описание
ФОСФОРИЛАЗЫ — ферменты, катализирующие реакции фосфоролиза, т. е. переноса гликозильной группы на неорганический фосфат или, наоборот, с гликозилфосфата на соответствующий акцептор. В связи с этим Фосфорилазы относят к подклассу гликозилтрансфераз (КФ 2.4) класса трансфераз (см.).
Помимо реакций наследственных болезней (см.). Фосфорилазы широко распространены в природе, они присутствуют в тканях животных, растений и в микроорганизмах.
Наиболее изучены Ф. Глюкозидазы), после чего снова продолжается действие Ф., пока расщепление не дойдет до следующей α-1→6-связи и т. д.
У животных Ф. содержатся гл. обр. в печени и мышцах. Они встречаются в двух формах — активной (фосфорилаза а) и слабо активной (фосфорилаза b). Молекула фосфорилазы а состоит из четырех идентичных субъединиц, а фосфорилазы b - из двух субъединиц. Превращение слабо активной фосфорилазы b в активную фосфорилазу а осуществляется под действием фермента киназы фосфорилазы b (см. фосфорилирование (см.) фосфорилазы b и ее димеризация: две молекулы фосфорилазы b соединяются в одну молекулу фосфорилазы а:
Равновесие этой реакции сильно смещено в сторону образования фосфорилазы а. Реакция практически необратима. Однако благодаря наличию в животных тканях особой фосфатазы фосфорилазы а активная форма фермента превращается в слабо активную; при этом фосфорилаза а распадается на две молекулы фосфорилазы b:
Фосфорилаза b может снова превращаться в фосфорилазу a и т. д.
Фосфорилазы а и b (КФ 2.4.1.1) выделены в кристаллическом виде из мышц и печени животных. Изучение их состава показало, что обе формы фермента содержат пиридоксальфосфат (см. инсулина (см.). В целом регуляция активности Ф. осуществляется по каскадному типу (см. схему) и включает участие, помимо названных ферментов, и кофакторов циклического 3',5'-АМФ и протеинкиназы (КФ 2.7.1.37).
Приведенные на схеме реакции обеспечивают регуляцию соотношения активностей фосфорилаз а и b внутри клетки и тем самым требуемую скорость превращения гликогена в глюкозо-1-фосфат.
Известны наследственные нарушения метаболизма гликогена в печени и мышцах (см. Гликогенозы), связанные с недостаточностью фосфорилаз. В частности, гликогеноз V типа (болезнь Мак-Ардла) вызывается недостаточностью фосфорилазы в скелетных мышцах, гликогеноз VI тина (болезнь Герса) — недостаточностью киназы фосфорилазы b в печени и гликогеноз IX типа (болезнь Хага) — отсутствием киназы фосфорилазы b в печени или резким снижением ее активности. Снижение активности Ф. в скелетных мышцах, отмечаемое при гиповитаминозе B6, обусловлено недостатком пиридоксальфосфата, входящего в качестве простетической группы в молекулу фермента.
В отличие от животных фосфорилаз растительные Ф. представляют собой один активный белок. Такие Ф. выделены из ряда источников (в частности из картофеля) в кристаллическом состоянии и также содержат в качестве простетической группы пиридоксальфосфат. Другая группа Ф., обнаруженная только у микроорганизмов, действует на дисахариды. Среди этих Ф. известны сахарозо-, мальтозо- и целлобиозо-фосфорилазы. Сахарозофосфорилаза (КФ 2.4.1.7) катализирует реакцию: сахароза(α-D)-глюкозидо-β-D-фруктозид) + H3PO4 ⇄ α-D-глюкозо-1-фосфат + D-фруктоза. Аналогичным образом действуют мальтозофосфорилаза на мальтозу и целлобиозофосфорилаза на целлобиозу. При действии этих двух ферментов происходит эпимеризация моносахарида, так что при одном направлении реакции ферменты специфичны для альфа-D-глюкозы, а при обратном — для бета-D-глюкозы.
В животных и растительных тканях, а также у микроорганизмов имеются Ф., катализирующие обратимые реакции расщепления нуклеозидов по месту N-гликозидной связи; это пуриннуклеозидфосфорилаза (КФ2.4.2.1) и пиримидиннуклеозидфосфорилаза (КФ 2.4.2.2), катализирующие реакции пуриннуклеозид + H3PO4 ⇄ пурин + рибозо-1-фосфат (или 2-дезоксирибозо-1-фосфат) и пиримидиннуклеозид + H3PO4 ⇄ пиримидин + рибозо-1-фосфат (или 2-дезоксирибозо-1-фосфат) соответственно. Пуриновыми основаниями в нуклеозидах могут быть аденозин, гиноксантин, гуанин, а также нек-рые неприродные основания, напр, азагуанин; пиримидиновыми основаниями в нуклеозидах могут быть урацил и тимин.
В бактериальных клетках установлено существование фермента поли-нуклеотидфосфорилазы (КФ 2.7.7.8), катализирующей обратимую реакцию фосфоролиза РНК: РНКn + H3PO4 ⇄ РНКn-1 + нуклеозиддифосфат.
Библиогр.:
Диксон М. и Уэбб Е. Ферменты, пер. с англ., с. 158 и др., М., 1966;
Лисовская Н. П. и Ливанова Н. Б. Регуляция действия мышечных фосфорилаз, в кн.: Биол. химия, под ред. В. Л. Кретовича, т. 8, с. 110, М., 1975; Розенфельд Е. Л. и Попова И. А. Гликогеновая болезнь, М., 1979.
А. Н. Климов.