ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ

ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ (КФ 1.) - класс ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции; локализуются в различных структурах клетки, в основном в митохондриях, пероксисомах, а также в цитозоле, т. е. являются внутриклеточными ферментами. Изменение активности и изоферментного спектра нек-рых О., особенно дегидрогеназ (см.), служит вспомогательным диагностическим тестом при ряде заболеваний.

Субстраты, к-рые окисляются при участии О., рассматриваются как доноры электронов или атомов водорода. Систематическое название О. согласно классификации, предложенной Международным биохимическим союзом и Международной комиссией по ферментам, составляется по схеме "донор водорода : акцептор электронов оксидоредуктаза".

Класс О. пока включает 21 подкласс. К подклассу 1 класса оксидоредуктаз (КФ 1.1) относят ферменты, действующие на группу СН—ОН донора; к подклассу 2 (КФ 1. 2) относят ферменты, действующие на альдегидную или кето-группы донора; к подклассу 3 (КФ 1. 3) относят ферменты, действующие на группу —CH—CH донора; к подклассу 4 (КФ 1.4) — ферменты, действующие на CH—NH₂ группу донора; к подклассу 5 (КФ 1. 5) — ферменты, действующие на C—NH группу донора, и т. д.

Третья цифра классификационного шифра фермента класса О. (подподкласс) указывает на тип акцептора электронов: 1 — НАД или НАДФ, 2 — цитохром, 3 — молекулярный кислород, 4 — дисульфид, 5 — хинон и т. д. Четвертая цифра классификационного шифра обозначает порядковый номер конкретного фермента в подподклассе.

Помимо систематического названия О. имеют тривиальные названия. Термин «дегидрогеназы» используют в тех случаях, когда акцептором атомов водорода от донора являются любые молекулы, кроме кислорода.

Термин «оксидазы» применяют в тех случаях, когда акцептором электронов является молекула кислорода (см. Оксидазы).

В качестве примеров в таблице приведены систематические и тривиальные названия нек-рых НАД (НАДФ)-зависимых дегидрогеназ, активность и изоферментный спектр к-рых используются в клин, практике в качестве дополнительного диагностического теста.

В зависимости от природы кофактора О. можно разделить на три группы: 1) НАД- или НАДФ-зави-симые дегидрогеназы; 2) флавин-зависимые дегидрогеназы и оксидазы, в молекуле к-рых роль простетической группы играют ФАД или фла-винмононуклеотид (ФМН); 3) Цитохромы, содержащие железопорфири-новую кольцевую систему в качестве простетической группы.

Различные НАД(НАДФ)-зависимые дегидрогеназы обычно легко диссоциируют на белок и простетическую группу (кофермент) и находятся в динамическом равновесии с растворенной частью НАД или НАДФ. Это обеспечивает сопряженное действие различных дегидрогеназ. Так, простетическая группа одной дегидрогеназы, восстанавливаясь в комплексе с молекулой фермента, может перейти в р-р и, ассоциируясь с другими дегидрогеназами, может в комплексе с ними восстанавливать (гидрировать) молекулы различных акцепторов (см.Окисление биологическое).

Многие НАД(НАДФ)-зависимые дегидрогеназы (глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа, алкогольдегидрогеназа, лактат-, малат-, глутаматдегидрогеназы и др.) получены в вы-сокоочищенном и криста ллическом виде. Установлено, что большое число НАД(НАДФ)-зависимых дегидрогеназ имеет в составе своей молекулы ионы двухвалентных металлов (Mg²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺ и др.).

Измерение скорости ферментативной реакции, катализируемой НАД(Ф)-зависимыми дегидрогеназами, основано на измерении интенсивности поглощения при 340 нм, к-рая повышается в процессе восстановления НАД или НАДФ, или на измерении величины pH, изменение к-рой связано с освобождением протона, сопровождающим восстановление НАД+ или НАДФ+, либо на измерении флюоресценции, поскольку окисленные формы НАД и НАДФ в отличие от их восстановленных форм характеризуются сильной флюоресценцией в области 440 нм. Восстановленные формы НАД(Ф)-зави-симых дегидрогеназ не окисляются молекулярным кислородом. Перенос ими водорода на соответствующие акцепторы происходит в анаэробных условиях. Как правило, за начальной стадией анаэробного окисления субстрата следует реакция аэробного окисления восстановленного НАД (НАДФ) с участием системы флавино-вых ферментов и цитохромов (см. Дыхательные ферменты).

Наиболее важную роль из флавин-зависимых дегидрогеназ играют НАД(Ф)•Н-дегидрогеназа, сукцинатдегидрогеназа и дигидролипоил-дегидрогеназа, входящая в состав пируватдегидрогеназного и альфа-кетоглутаратдегидрогеназного комплексов. Нек-рые флавиновые О. содержат также, помимо ФАД и ФМН, катионы металлов. Напр., сукцинат-дегидрогеназа, помимо ФАД, содержит комплексно связанное железо. Для флавинзависимых дегидрогеназ характерны широкие спектры поглощения при 370 и 450 нм. При ферментативном или хим. восстановлении максимум поглощения в области 450 нм исчезает. Окислительно-восстановительный процесс, катализируемый флавинзависимыми дегидрогеназами, сопровождается также характерными изменениями в спектре флюоресценции, к-рые используют при определении активности флавин-зависимых дегидрогеназ.

Цитохромная система представлена различными цитохромами (см.), различающимися между собой спектрами поглощения восстановленной и окисленной форм и величиной окислительно-восстановительного потенциала. У млекопитающих в митохондриях найдены Цитохромы b, c, c1, a3 и в микросомах — цитохром b5. Последний цитохром дыхательной цепи, цитохром а3, реагирующий с кислородом, называется цитохром-оксидазой.

При ряде патол, состояний наблюдают изменение активности и изоферментного спектра нек-рых НАД(Ф)-зависимых дегидрогеназ. Так, при нек-рых заболеваниях печени (напр., при остром инф. гепатите) в сыворотке крови в разгаре болезни резко повышена активность гемолитическая анемия (см.) характеризуется снижением активности в эритроцитах одной из оксидоредуктаз — НАДФ-зависимой глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (КФ 1. 1. 1. 49), что вызывает уменьшение образования АТФ в эритроцитах, задержку ионов Na⁺ и связанной с ними воды, набухание и гемолиз эритроцитов. При полном отсутствии активности этого фермента гемолитическая анемия проявляется спонтанно уже в детском возрасте. Причиной гемолитической анемии может быть также врожденная недостаточность или полное отсутствие активности еще одной О.— глутатионредуктазы (КФ 1. 6. 4. 2), вызывающие патологическое снижение концентрации глутатиона в эритроцитах.

См. также Ферменты.

Таблица. СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ И ТРИВИАЛЬНЫЕ НАЗВАНИЯ НЕКОТОРЫХ ДЕГИДРОГЕНАЗ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ В КАЧЕСТВЕ КОФЕРМЕНТОВ НАД ИЛИ НАДФ, И КАТАЛИЗИРУЕМЫЕ ИМИ РЕАКЦИИ

Библиография: Биохимические методы исследования в клинике, под ред. А. А. Покровского, с. 107, М., 1969; Кретович В. Л. Введение в энзимологии), с. 195, М., 1974; Номенклатура ферментов, пер. с англ., под ред. А. Е. Браунштейна, М., 1979; Юрков Ю. А. Клиническое значение определения изоферментов лактатдегидрогеназы и малатдегидрогеназы, в кн.: Пробл, мед. хим., под ред. В. С. Шапота и Э. Г. Ларского, с. 37, М., 1973; Witteveen S. А. а. о. Quantitation of infarct size in man by means of plasma enzymes levels, Brit. Heart J., v. 37, p. 795, 1975.

И. С. Северина.