ТРАНСФЕРАЗЫ

ТРАНСФЕРАЗЫ — класс ферментов (КФ 2...), катализирующих перенос групп атомов от одного соединения, рассматриваемого как донор, к другому соединению — акцептору этой группы атомов. Т. играют важнейшую роль в биохим. превращениях, занимая ключевые позиции в регуляции энергетического и биосинтетического (пластического) обмена веществ на молекулярном и клеточном уровнях. Определение активности нек-рых Т. в различных тканях и биол. жидкостях человека используется в диагностике ряда патол. состояний. Т. присутствуют во всех животных и растительных тканях, а также в микроорганизмах.

К Т. относят ферменты (см.), катализирующие перенос метильных (CH₃), карбоксильных (HOOC-), амино- (NH₂), сульфо- (HO₃S--), формильных (HCO-), фосфорильных (HO₃P-) и других групп. В соответствии с хим. природой переносимой группы атомов Т. разделены на 8 подклассов. В подкласс Т., катализирующих перенос одноуглеродных остатков, входят метилтрансферазы (КФ 2.1.1...), трансферазы гидроксиметильных, формильных и родственных им групп (КФ 2.1.2...), карбоксил- и карбамоилтрансферазы (КФ 2.1.3...) и амидинотрансферазы (КФ 2.1.4...). Трансферазы, катализирующие перенос альдегидных и кетонных остатков, представлены подподклассом 2.2.1..., в к-рый входят ферменты транскетолаза и транс-альдолаза.

Ацилтрансферазы (КФ 2.3...) катализируют перенос ацильных групп с образованием сложных эфиров или амидов. Донорами в большинстве случаев являются соответствующие ацильные производные КоА.

К подклассу гликозилтрансфераз (КФ 2.4...) относятся ферменты переноса гликозильных групп. Нек-рые из них обладают гидролитической активностью, т. е. способны катализировать перенос гликозильных групп от молекулы донора к молекуле воды. Акцептором может служить также неорганический фосфат, напр, в реакциях, катализируемых фосфорилазами (см.). Однако большей частью происходит перенос гликозильного остатка от олигосахарида или богатого энергией гликозильного соединения (см. Высокоэргические соединения) на молекулу другого углевода — акцептора. Подкласс гликозилтрансфераз в соответствии с природой переносимого сахара делят на гексозилтрансферазы (КФ 2.4.1...), пентозилтрансферазы (КФ 2.4.2...) и ферменты, катализирующие перенос прочих гликозильных групп (КФ 2.4.99). Т., относящиеся к подклассу КФ 2.5..., катализируют перенос как замещенных, так и незамещенных алкильных (или родственных им) групп.

Т., катализирующие перенос азотистых групп, входят в подкласс КФ 2.6... Большая часть их катализирует перенос аминогрупп (КФ 2.6.1...) от донора (обычно аминокислоты) на акцептор, чаще — на 2-оксокислоту. Катализируемые этими ферментами реакции трансаминирования (см.) связаны с окислительно-восстановительными превращениями: донор окисляется до кетона, а акцептор присоединяет NH₂-группу и восстанавливается.

К подклассу Т., катализирующих перенос групп, содержащих фосфор (КФ 2.7...), относят не только ферменты, переносящие фосфат, но также ферменты, переносящие дифосфат, нуклеотидильные остатки или родственные им группы. Самая большая подгруппа этого подкласса — фосфотрансферазы (см.).

К последнему подподклассу Т. отнесены ферменты, катализирующие перенос атома серы,— КФ 2.8.1..., сульфгидрилъных групп (см.) — КФ 2.8.2... или КоА 2. 8. 3...

Обычно перенос группы атомов, катализируемый Т., осуществляется с помощью специфических переносчиков — коферментов (см.), или кофакторов, образующих ковалентные промежуточные соединения с субстратом; в этих случаях соединением-донором является кофактор, присоединивший группу, подлежащую переносу. Т. весьма разнообразны по характеру каталитического действия, субстратной специфичности, отношению к коферментам, катионам металлов и SH-реагентам, по pH-зависимости и ряду других физ.-хим. параметров. Молекулы большинства Т. состоят из нескольких субъединиц. Разнообразие Т. отражает разнообразие выполняемых ими физиол. функций. Внутриклеточная локализация и тканевая специфичность этих ферментов связана с конкретной ролью различных Т. в обменных процессах организма.

В ряде случаев Т. контролируют узловые реакции клеточного метаболизма. Лимитируя скорость этих реакций, Т. могут осуществлять регуляцию активности всего конкретного метаболического пути. Так, фермент фосфофруктокиназа (см. Окисление биологическое). Основной продукт реакции, катализируемой глюкозо-1-фосфат-уридилил-трансферазой (КФ 2. 7. 7. 9), уридиндифосфатглюкоза (УДФ-глюкоза), играет роль универсального донора остатка глюкозы (глюкозила) в клеточном обмене. Фермент метионин-аденозилтрансфераза (КФ 2. 5. 1. 6) катализирует перенос аденозина от молекулы АТФ на атом серы метионина (см.). При этом образуется S-аденозилметионин — важнейший биол. донор метильных групп.

Важную группу Т. составляют ферменты, катализирующие метилирование нуклеиновых кислот: метилтрансферазы транспортных и информационных РНК и ДНК-метилтрансферазы. Эти ферменты обусловливают видовую и клеточную (так наз. хозяйскую) специфичность ДНК (см. Трансдукция).

Метилтрансферазы (трансметилазы) модифицируют структуру преформированных нуклеиновых кислот (см.) путем присоединения CH₃-групп, донором к-рых служит S-аденозилметионин, к полинуклеотидной цепи. Непосредственным акцептором CH₃-групп может быть любое из четырех азотистых оснований РНК или ДНК, причем метилированию подвергаются атомы азота либо углерода в гетероцикле основания. Эти ферменты часто обладают чрезвычайно высокой субстратной специфичностью и «узнают» лишь определенные нуклеотидные последовательности в полинуклеотидной цепи.

Регуляция действия Т. осуществляется, как правило, не на уровне их синтеза, а представляет собой сложную систему ферментативных и гормональных воздействий, а также ингибирование или активацию ферментов конечными и промежуточными продуктами ферментативных реакций.

Аллостерическая регуляция активности нек-рых Т. происходит с участием циклических нуклеотидов; чаще всего это циклический 3', 5'-аденозинмонофосфат (3', 5'-АМФ, или цАМФ). Взаимодействие с циклическим нуклеотидом обычно представляет собой промежуточную стадию модулирующего воздействия на клетку белковых или пептидных гормонов (см. Белково-пептидные гормоны); изменение активности Т. в результате фосфорилирования ферментов протеинкиназами является конечным выражением гормонального сигнала, полученного клеткой.

Из большой группы ферментов, относящихся к Т., лишь для немногих существуют методы гистохим. выявления. Наиболее разработаны методы выявления гликоген-фосфорилазы (КФ 2.4.1.1) и 1,4-альфа-глюкан-ветвящего фермента (КФ 2.4.1.18), а также гликоген-синтазы (КФ 2.4.1.11) в печени, сердце и скелетных мышцах по идентификации продукта ферментативной реакции. Аспартатаминотрансфераза (КФ 2.6.1.1) может быть обнаружена с применением солей тяжелых металлов или методом азосочетания (см. Аминотрансферазы).

Биохим. методы определения активности Т. основываются на измерении скорости конкретных реакций, катализируемых определяемым ферментом. Напр., активность орнитин-карбамоилтрансферазы (КФ 2.1.3.3) в сыворотке крови определяют по количеству аммиака, образовавшегося в реакции:

(так наз. метод Деманжа — Баллана). В норме количество аммиачного азота составляет до 0,8 мкг, выделенных из 0,5 мл сыворотки крови, инкубированной с субстратом при 37° в течение 24 час. Обнаружение в сыворотке крови большей активности орнитин-карбамоилтрансферазы свидетельствует о деструктивных процессах в паренхиме печени, т. к. этот фермент содержится исключительно в этом органе.

Исследование активности органоспецифических Т. и их изоферментов (см.) является наиболее перспективным подходом к идентификации пораженного органа. Примерохм может служить определение при нефропатиях в крови и моче активности глицин-амидинотрансферазы (К Ф 2.1.4.1) — фермента, к-рый в норме содержится лишь в почках и поджелудочной железе. Этот тест облегчает установление правильного диагноза, помогает верно оценить глубину и тяжесть поражения почек, а также контролировать эффективность терапии. Появление глицин-амидинотрансферазной активности в крови больных панкреатитами свидетельствует о серьезных деструктивно-некротических изменениях ацинозных клеток поджелудочной железы. В ряде случаев с помощью данного теста возможна дифференциация отечной и деструктивной фаз панкреатита, а также выявление скрыто протекающих форм деструкции железистой ткани.

Библиогр.: Диксон М. и Узбб Э. Ферменты, пер. с англ., т. 1—2, М., 1982; Номенклатура ферментов, пер. с англ., под ред. А. Е. Браунштейна, с. 86, М., 1979; The enzymes, ed. by P. D. Boyer, v. 8 — 9, N. Y.— L., 1973.

П. Л. Иванов.