Металлоферменты.
447
Часто ион металла, весьма эффективный при катализе в мо-
дельных системах, в биологической реакции либо неактивен, ли-
бо малоэффективен. Такая ситуация хорошо исследована для ре-
акций декарбоксилирования оксалоацетатов [28, 29] и гидролиза
пептидных связей [30]. Более того, хотя катализ в биологических
системах и должен подчиняться основным физическим и химиче-
ским законам, наличие третичной и четвертичной структур белков
может стабилизировать такие комплексы и способствовать таким
эффектам, например прямому переносу протона [31], которым
трудно найти аналогии в модельных системах. Эти положения
проиллюстрированы Вангом и сотрудниками на примере механиз-
мов, предложенных для химотрипсина [32] и карбоангидразы
[33]. Расхождение между Вангом и Каплоу во взглядах на воз-
можную роль белкового фермента отражено в дискуссии в гл. 16,
посвященной карбоангидразе [33]. Таким образом, хотя модель-
ные системы во многих случаях и дают полезную информацию,
необходимо соблюдать осторожность при экстраполяции этих
данных на каталитическую роль иона металла в комплексах с
мостиковым металлом.
Вейлли и Уильяме [34] предположили, что окружение иона ме-
талла в ферменте может создавать «энтатное» состояние в отсут-
ствие субстрата. «Энтатное» состояние определяется как «сущест-
вование в ферменте группировок с энергией, более близкой к энер-
гии мономолекулярного переходного состояния, чем к энергии
обычной стабильной молекулы, и, таким образом, образующих
энергетически богатую область» [34]. В случае металлоферментов
этот постулат основывается на изменении абсорбции, электронно-
го парамагнитного резонанса (ЭПР) и (или) спектров дисперсии
оптического вращения (ДОВ) и окислительно-восстановительных
потенциалов некоторых медь-, железо- и кобальтсодержащих фер-
ментов, для которых не найдено объяснения при сравнении их
свойств со свойствами обычных комплексов этих металлов с ма-
лыми молекулами или комплексов металл — белок, не обладаю-
щих каталитической активностью (см. библиографию в статье
Вейлли и Уильямса [34]). Однако «энтатные» спектры поглоще-
ния, полученные для ряда кобальтсодержащих ферментов, во мно-
гом походят на спектры поглощения комплексов, содержащих пя-
тикоординационный Со
2
+ [37а, б]. Нет также полной корреляции
между аномальными спектрами или окислительно-восстановитель-
ными свойствами, которые могут быть следствием асимметричной
или искаженной координации [34], и наблюдаемой каталитиче-
ской активностью. Так, например, Со
2
+-комплексы пируваткиназы
[35] и пируваткарбоксилазы [36] каталитически активны, но
имеют спектр, характерный для октаэдрических комплексов Со
2
+.
Определение скоростей обмена лиганда на связанных с белком
ионах металлов также не дает убедительных доказательств нали-