ПЕРЕФОСФОРИЛИРОВАНИЕ

ПЕРЕФОСФОРИЛИРОВАНИЕ (син. трансфосфорилирование) — ферментативный процесс переноса фосфорильной группы от одной органической молекулы к другой. Реакции П. широко распространены в живых организмах и играют важную роль в сохранении, переносе и использовании энергии энзимопатий (см.). Активность некоторых киназ в крови (напр., креатинкиназы), т. е. интенсивность процесса перефосфорилирования ряда веществ, служит дополнительным диагностическим тестом при некоторых заболеваниях (миопатиях, гипотиреозе и др.).

Реакции П., связанные с превращением богатой энергией связи нук-леозидтрифосфата в бедную энергией связь, практически необратимы (напр., реакции фосфорилирования углеводов), а реакции, протекающие с незначительной потерей энергии, легко обратимы (напр., реакции, катализируемые креатинкиназой и аденилаткиназой). Для реакций П. обычно необходимы ионы двухвалентных металлов (in vivo гл. обр. ионов Mg²⁺).

В животном организме широко представлены реакции переноса фосфорильных групп с АТФ на различные углеводы; гексозы фосфорили-руются обычно в положениях 1 или (и) 6, пентозы — в положениях 1 или 5. Введение фосфорильной группы активирует сахара и способствует повышению их реакционной способности. Фосфорилирование глюкозы за счет АТФ, осуществляемое гексокиназой (КФ 2. 7. 1. 1) или глюкокиназой (КФ 2. 7. 1. 2), является пусковой реакцией гликолиза (см.) и приводит к образованию активированной формы глюкозы, способной участвовать в последующих этапах этого процесса. Вторая важнейшая реакция П. в гликолизе — перенос фосфорильной группы с АТФ на фруктозо-6-фосфат, катализируемый фосфофруктокиназой (КФ 2. 7. 1. 56),— ключевая реакция гликолиза, на уровне которой осуществляется регуляция его скорости.

Большое значение в организме человека и животных имеют реакции П., связанные с образованием фосфагенов (см.) — высокоэргических фосфатов, играющих роль аккумуляторов энергии. Примером фосфаге-нов может служить креатинфосфат, образующийся в реакции, катализируемой креатинкиназой (КФ 2. 7. 3. 2). Креатинфосфат содержится в больших количествах в скелетных мышцах. В условиях, когда скорость расщепления АТФ превышает скорость синтеза АТФ (интенсивная мышечная работа), креатинфосфат вступает в перефосфорилирование с АДФ, давая АТФ и креатин. При отдыхе происходит ресинтез креатинфосфата из АТФ и креатина.

Реакции П. с АТФ имеют первостепенное значение в синтезе нуклеотидов из нуклеозидов. При переносе фосфорильной группы на нуклеозиды происходит образование нуклео-зидмонофосфатов. В животных организмах существуют также ферментные системы, катализирующие взаимопревращение нуклеозидмо-но-, ди- и трифосфатов: нуклеозид-монофосфокиназы, осуществляющие превращение нуклеозидмонофосфа-тов в нуклеозиддифосфаты при переносе концевой фосфорильной группы АТФ, и нуклеозиддифосфокина-зы, осуществляющие образование нуклеозидтрифосфатов из нуклеозид-дифосфатов. В этих реакциях акцепторами фосфорильных групп могут быть нуклеотиды, содержащие различные азотистые основания; роль донора фосфата вместо АТФ могут играть другие нуклеозидтрифосфаты. По-видимому, существует несколько нуклеозидмоно- и дифосфо-киназ, различающихся по своей субстратной специфичности. Особое значение имеет катализируемая аденилаткиназой (КФ 2. 7. 4. 3) реакция взаимопревращения адениловых нуклеотидов, способствующая поддержанию постоянных концентраций АТФ, АДФ и АМФ в клетках.

Важную роль играют катализируемые протеинкиназами реакции П., в которых осуществляется перенос фосфорильных групп на белки, что сопровождается изменением функц, свойств этих белков. В ряде случаев фосфорилирование регуляторных ферментов влияет на их активность. Так, пусковой фермент гликогенолиза фосфорилаза (см.) существует в мышцах в активной фос-форилированной A-форме и неактивной нефосфорилированной В-форме. Киназа фосфорилазы b (КФ 2. 7. 1. 38), осуществляющая фосфорилирование фосфорилазы b в присутствии АТФ, также становится активной при физиол, значениях pH в результате введения в молекулу фермента фосфорильных групп [эта реакция катализируется протеинкиназой (КФ 2. 7. 1. 37) в присутствии АТФ]. Другой фермент обмена гликогена гликогенсинтаза в отсутствие положительного модулятора глюкозо-6-фосфата в фосфорилированной форме неактивен (D-форма фермента), а дефосфорилированная гликогенсинтаза (I-форма) в отсутствие глюкозо-6-фосфата активна.

В реакции П. с АТФ вступают многие другие органические молекулы: органические к-ты (уксусная, муравьиная, масляная, Пировиноградная), аминокислоты (аспарагиновая, глутаминовая), холин, этанол амин и т. д. Последовательные реакции перефосфорилирования АТФ и ме-валоновой к-ты, катализируемые ме-валонаткиназой (КФ 2. 7. 1. 36) и фосфомевалонаткиназой (КФ 2. 7. 4. 2), являются важными этапами синтеза холестерина.

Нек-рые стадии синтеза многих коферментов представляют собой реакции П. Так, при переносе концевой фосфорильной группы АТФ на пиридоксаль образуется пиридоксальфосфат (реакцию катализирует пиридоксалькиназа; КФ 2. 7. 1.35), на рибофлавин — флавинмононукле-отид (реакцию катализирует рибо-флавинкиназа; КФ 2. 7. 1. 26), на НАД — НАДФ (реакцию катализирует HАД-киназа; КФ 2. 7. 1. 23).

В некоторых реакциях возможны отщепление и перенос одновременно двух концевых фосфорильных остатков АТФ (так наз. пирофосфата), как, напр., в реакции фосфорилирования рибозо-5-фосфата при биосинтезе нуклеотидов (реакцию катализирует рибозофосфат-пирофосфо-киназа; КФ 2. 7. 6. 1).

Методы определения интенсивности реакций П.— см. в статьях, посвященных отдельным киназам, катализирующим соответствующие реакции П.

См. также Фосфорилирование.

Библиография: Ленинджер А. Биохимия, пер. с англ., М., 1976; Номенклатура ферментов, пер. с англ., под ред. А. Е. Браунштейна, М., 1979; В a r in a n T h.E. Enzyme handbook, В. а. о., 1974; The enzymes, ed. by P. D. Boyer, v. 8—9, N. Y.—L., 1973; Morrison J. P. a. Hey de E, Enzymic phosphoryl group transfer, Ann. Rev. Biochem., v. 41, p. 29, 1972.

H. В. Гуляева.