Янг Л., Моу Дж. Метаболизм соединений серы

Подождите немного. Документ загружается.

Литература

68. Baddiiey J, Jamieson G. A, Chem. and Ind., p. 375

(1954).

69. Cantoni G. L., J. Amer. chem. Soc, 74, 2942 (1952).

70. Cantoni G. L., Vignos P. J. jun., J. biol. Chem., 209, 647

(1954).

71. Mackenzie C. G, Chandler J. P., Keller E. B, Rac-

h e

e J. R, Gross N, Melville D. B, d u V i g n e a u d V,

J. biol. Chem., 169, 757 (1947).

72. Mackenzie C. G., Chandler J. P, Keller E. B, Rac-

h e

e J. R, Cross N, d u Vigneaud V., J. biol. Chem.,

180, 99 (1949).

73. F e r g e г M. F, d u Vigneaud V, J. biol. Chem., 185, 53

(1950).

74. Horner W. H, Mackenzie C. G., J. biol. Chem, 187, 15

(1950).

75. Mackenzie C. G, J. biol. Chem, 186, 351 (1950).

76. Blanchard M, Green D. E, Nocito V, Ratner S, J.

biol. Chem, 161, 583 (1945).

77. Zeller E. A, Maritz A, Helv. chim. acta, 27, 1888 (1944).

78. Waelsch H, Borek E, J. Amer. chem. Soc, 61, 2252 (1939).

79. Borek E., Waelsch H., J. biol. Chem, 141, 99 (1941).

80. Bernheim F, Bernheim M. L. C, Gillaspie A. G,

J. biol. Chem, 114, 657 (1936).

81. Waelsch H, J. bioi. Chem, 140, 313 (1941).

82. Б p а у и ш T e й и A. E„ К p и ц м а н M. Г, Энзимология, 2,

129 (1937).

83. Cammarata P. S., Cohen P. Р, J. biol. Chem, 187, 439

(1950).

84. Awapara J, Seale В, J. biol. Chem, 194, 497 (1952).

85. Rowsell Е. V, Nature, Lond, 168, 104 (1951).

86. T а г V е г Н„ Schmidt С. L. A, J. biol. Chem, 146, 69

(1942).

87. Virtue R. W, Doster-Virtue М. Е„ J. biol. Chem.,

119, 697 (1937).

88. Mueller J. Н„ J. biol. Chem., 58, 373 (1923).

89. W i n g о W. J, Smith R. A, Wood J, Arch. Biochem.

Biophys, 47, 307 (1953).

90. Maw G. A, Biochem. J, 55, 37 (1953).

91. Virtue R. W„ Doster-Virtue M. E, J. biol. Chem,,

137, 227 (1941).

92. Maw G. A, Biochem. J. 58, 665 (1954).

Г лава III

93. Jackson R. W, Block R. J., J. biol. Chem, 122, 425

(1937—1938).

94. Rose W. C, Physiol. Rev., 1'8, 109 (1938).

95. Grau C. R, Almquist H. J, J. Nutr, 26, 631 (1943).

96. Bennett M. A, Biochem. J, 33, 885 (1939).

97. Krebs H. A, Biochem. J, 29, 1620 (1935).

98. Cahill W. M, Rudolph G. G, J. biol. Chem, 145, 201

(1942).

99. Handler P, Bemheim M. L. C, J. biol. Chem, 150,

335 (1943).

100. Block R. J, Jackson R. W, J. biol. Chem, 97, cvi

(1932).

101. Akobe K, Hoppe-Sey 1. Z„ 244, 14 (1936).

102. Patterson W. I, Dyer H. M, du Vigneaud V, J.

biol. Chem, 116, 277 (1936).

103. Shen C. W, Lewis H. B, J. biol. Chem, 165, 115 (1946).

104. Handler P, Bernheim F„ Klein J. R, J. biol. Chem,

138, 203 (1941).

105. Virtue R. W„ Lewis H. B., J. Biol. Chem, 104, 59

(1934).

106. Du Vigneaud V, Sealock R. R„ Van Etten C, J.

biol. Chem, 98, 565 (1932).

107. Du Vigneaud V, Dyer H. M, Jones С. B., J. biol.

Chem, 119, 47 (1937).

108. Dyer H. M, J. biol. Chem, 124, 519 (1938).

109. Stekol J. A, Weiss K, J. biol. Chem, 179, 1049 (1949).

110. Jensen D, Chaikoff I. L, Tarver H, J. biol. Chem,

192, 395 (1951).

111. Stekol J. A, Weiss K, J. biol. Chem, 185 , 577 (1950).

112. Levine M„ Tarver H, J. biol. Chem, 192, 835 (1951).

113. Anslow W. P. jun, Simmonds S, du Vigneaud V,

J. biol. Chem, 166, 35 (1946),

114. Anslow W. P. jun, Du Vigneaud V, J. biol. Chem,

170, 245 (1947).

115. Dyer H. M, du Vigneaud V, J. biol. Chem, 109, 477

(1935).

116. Du Vigneaud V, Dorfmann R, Loring H. S„ J. biol.

Chem, 98, 577 (1932).

117. Kiister W„ Irion W„ H о p p e - S e у 1. Z, 184, 225 (1929).

118. Horn M. J, Jones D. B, Ringel S, J, J. biol. Chem,

138, 141 (1941),

Литература

119. Jones D. В, Divine J. P, Hum M. J., J. biol. Chem.!

146, 571 (1942).

120. Jones D. B., Caldwell A„ Horn M. J, J. biol. Chem,

176, 65 (1948).

121. Stekol J. A, Weiss K, J. biol. Chem, 175, 405 (1948).

122. Stekol J. A, Weiss K, J. biol. Chem, 179, 67 (1949).

123. Stevens С. M, Johnson C. A, Watanabe R., J. biol.

Chem, 212, 49 (1955).

124. Binkley F, J. biol. Chem, 192, 209 (1951).

125. B lanehard M, Green D. E, Noeito V, Ratner S,

J. biol. Chem, 155, 421 (1944).

126. Stekol J. A, J. biol. Chem, 122, 333 (1937—1938).

127. Du Vigneaud V, Wood J. L, Binkley F, J. biol.

Chem, 138, 369 (1941).

128. Zbarsky S. H, Young L, J. biol. Chem, 151, 217 (1943).

129. West H. D, Mathura G. R„ Black L. A, J. biol. Chem,

193, 133 (1951).

130. West H. D, Mathura G. R, J. biol. Chem, 208, 315 (1954).

131. Stekol J. A, J. biol. Chem, 164, 651 (1946).

132. Stekol J. A, J. biol. Chem, 128, 199 (1939).

133. DuVigneaud V, Wood J. L, Irish 0. J, J. biol. Chem,

129, 171 (1939).

134. Binkley F„ Wood J. L, Du Vigneaud V, J. biol.

Chem, 153, 495 (1944).

135. Pirie N. W, Biochem. J, 26, 2041 (1932).

136. Du Vigneaud V, Loring H. S, Craft H. A, J. biol.

Chem, 105, 481 (1934).

137. Maw G. A, Biochem. J, 55, 42 (1953).

138. Smith W. J, Pflug. Arch. ges. Physiol, 55, 542 (1894).

139. Blood F. R, Lewis H. B, J. biol. Chem, 139, 407 (1941).

140. Hill R. M, Lewis H. B, J. biol. Chem, 59, 557, 569 (1924).

141. Ca nel lakis E. S, Tarver H, Arch. Biochem. Biophys,

42, 387 (1953).

142. Maw G. A, Du Vigneaud V, J. biol. Chem, 176, 1037

(1948).

143. Brown W. T, Scholefield P. G, Biochem. J, 58, 368

(1954).

144. Avigan J, Scholefield P. G., Biochem. J, 58, 374

(1954J.

Главй IV

СУЛЬФОНИЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ,

СУЛЬФОКСИДЫ И СУЛЬФОНЫ

СУЛЬФОНИЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Биохимии сульфониевых соединений стали уделять

серьезное внимание лишь в последние 5 лет, хотя уже

давно было известно, что эти соединения обладают не-

которыми фармакологическими свойствами четвертичных

солей аммония [1—3]. Ряд сульфониевых солей выделен

из растительных и животных источников и показано на-

личие ферментов, действие которых специфически свя-

зано с использованием и обменом этих солей. За несколь-

ко лет до обнаружения этих соединений в природе Тен-

нис [4] высказал предположение о возможности синтеза

их в клетках; он считал, что сульфониевое производное

метионина образуется в качестве промежуточного про-

дукта в синтезе цистеина. Хотя эта частная реакция и

не была подтверждена экспериментально, взгляды Тен-

ниса на биологическое значение сульфониевой структуры

были правильны.

В 1895 г. Абель [5] сообщил, что при обработке мочи

собаки горячей щелочью образуется летучее соединение

серы, представляющее собой, по его мнению, диэтил-

сульфид; однако Челленджер и сотрудники [6] при новом

исследовании этого вещества выяснили, что оно является

смесью метил-к-пропилсульфида и метил-н-бутилсульфи-

да. По-видимому, эти тиоэфиры — продукты распада

двух сульфониевых соединений, присутствующих в моче.

Катионы этих последних соединений, возможно, имеют

следующее строение (одна из замещающих групп еще не

идентифицирована):

S—R

•

СН

Сульфониевые соединения, сульфоксиды и сульфоны 91

Первое сульфониевое соединение, выделенное в чистом

виде, было получено Челленджером и Симпсоном [7] из

красной морской водоросли Polysiphonia fastigiata. Оно

относится к тетинам, а именно представляет собой диме-

тил-р-пропиотетин.

Впоследствии это вещество было выделено Байвудом

и Челленджером [8] из зеленых морских водорослей En-

teromorpha intestinalis и Spongomorpha arcta.

В 1951 г. Кантони [9, 10] пришел к заключению, что

метионин, прежде чем отдать свою метальную группу,

превращается путем взаимодействия с АТФ в активное

производное (см. стр. 76). Кантони [11, 12] представил

убедительные доказательства того, что это производное

имеет сульфониевую структуру, а именно является солью

S-(б'-дезоксиаденозин-б')-метионина, или S-аденозилме-

тионином.

Структура этого соединения была подтверждена его

синтезом [13]. Челленджер [14], применив реакцию на

сульфониевые соединения, а именно образование диме-

тилсульфида при обработке их горячим раствором едко-

го натра, показал широкое распространение этих соеди-

нений в растениях. Показано, что одно из таких веществ,

выделенное Шайвом и сотрудниками [15] из различных

растений и Челленджером и Хейуордом [16] из спаржи,

(CH

)

S-CH

- CH

•

H СГ

Диметил-р-пропиотетинхлорид

5-(5'-Дезоксиаденозин-5')-метионинхлорид

7 3«к. 2552.

Г лава

III

является метилсульфониевой солью метионина, т. е.

имеет следующую формулу:

(CH

)

S- CH

•

• CH (NH

)

•

H сг

По-видимому, это соединение играет также определен-

ную роль в обмене у бактерий [17].

Участие сульфониевых соединений

в трансметилировании

Интерес к биохимии сульфониевых соединений возник

в результате изучения биологического трансметилирова-

ния, которое было рассмотрено в гл. III. Мойер и Дю-

Виньо [18] нашли, что некоторые немногочисленные со-

единения могут замещать холин в качестве стимулятора

роста крыс, получающих рацион с недостаточным содер-

жанием метильных групп, но с добавкой гомоцистина.

Эти соединения предотвращали также появление и раз-

витие характерных симптомов холиновой недостаточно-

сти у животных.

Одно из таких соединений — бетаин глицина, дру-

гое— его серный аналог диметилтетинхлорид

(CH

)

S-CH

-CO

HCr.

Впоследствии было показано, что у животных холин и

бетаин глицина переносят метальные группы на гомо-

цистин, возможно, после предварительного восстановле-

ния последнего в гомоцистеин [19]. Тетин как донатор

метальной группы действует, по-видимому, таким же об-

разом [20].

Moy и Дю-Виньо [21] исследовали способность других

сульфониевых соединений замещать холин пищи. Было

найдено, что этим свойством обладает природная соль

диметил-|3-пропиотетина, но не диэтилтетинхлорид

)

S-CH

-CO

HCr,

Сульфониевые соединения, сульфоксиды и сульфоны 91

в котором нет необходимых метильных групп. Этилме-

тилтетинхлорид

•

• S- CH

H с г,

имеющий только одну подвижную метальную группу, об-

ладает некоторой активностью, поскольку он способен

поддерживать рост у некоторых (но не у всех) опытных

животных, тогда как триметилсульфонийхлорид

(CH

)

S • Cl

оказался полностью неактивным. Неожидан-

ными были данные, согласно которым сульфониевый

аналог холина сульфохолин

(CH

)

S-CH

-CH

OHCr

не способен поддерживать рост крыс и даже обладает

токсическими свойствами. Тем не менее это вещество

способно предотвращать характерные поражения печени

и почек, развивающиеся при недостаточности метильных

групп и включается в липиды печени таким же путем,

как и сам холин [22].

Способность метилтетинов действовать в качестве до-

наторов метильных групп при синтезе метионина в тка-

нях животных обусловлена наличием специфической

ферментной системы, связанной с переносом металь-

ной группы. Борсук и Дубнов [23] впервые показали, что

в суспензиях из печени крысы, свиньи и морской свинки

диметилтетинхлорид и диметилпропиотетинхлорид спо-

собны при анаэробных условиях метилировать гомоци-

стеин. Препараты трансметилазы катализируют перенос

одной метальной группы из каждой молекулы тетина.

Полагают, что при физиологических условиях реакция с

диметилтетинхлоридом протекает следующим образом:

•

CH (NH

)

•

H + (CH

)

S- CH

• CO

H —*

—CH

-S- CH

•

CH (NH

)

•

H + CH

-S- CH

•

со

н+н

100

Г лава

III

Продуктом деметилирования тетина является метил-

тиоуксусная кислота. Поскольку в этой реакции освобо-

ждается ион водорода, течение ее можно проследить

манометрически, так как, когда реакция проводится в

бикарбонатном буфере, образуется углекислота. Этот ме-

тод был использован Moy [2] для изучения свойств тетин-

гомоцистеин-трансметилазы печени крыс.

Сульфониевые производные метионина

Роль метилсульфониевых солей метионина в обмене

млекопитающих еще далеко не ясна. Результаты прове-

денных исследований как будто говорят о том, что

эти соединения превращаются в метионин, но до сих пор

не было показано, что этот процесс является фермента-

тивным. Беннет (25] нашел, что метионинметилсульфо-

нийхлорид, так же как и сам метионин, может поддер-

живать рост крыс, получающих корм с недостаточным

содержанием метальных групп, с тем, однако, различием,

что в начальный период введения этого соединения кры-

сы не росли. По мнению Беннета, наличие такого латент-

ного периода указывает на то, что необходимо некоторое

время, чтобы у крыс развился механизм деметилирова-

ния сульфониевого соединения в метионин. Эти данные,

однако, можно объяснить также тем, что деметилирова-

ние происходит при участии кишечной флоры животных.

В соответствии с данными Хандлера и Бернхейма [26],

в срезах печени метионинметилсульфонийхлорид дей-

ствует как донатор метальных групп для гликоциамина,

однако Коэн [27] не обнаружил этого процесса в суспен-

зиях печени. Имеются некоторые данные об участии

метионинметилсульфониевых солей в процессах трансме-

тилирования у микроорганизмов. Так, например, у Aero-

bacter aerogenes и у дрожжей Torula utilis эти соедине-

ния действуют как донаторы метильной группы для

гомоцистеина [28, 29].

Кантони показал, что у животных S-аденозилметио-

нин является важным промежуточным продуктом в реак-

циях трансметилирования и что он действует как прямой

донатор метильной группы для никотинамида и глико-

Сульфониевые соединения, сульфоксиды и сульфоны 101

диамина согласно следующим уравнениям:

!со

•

Ад

•

• CH

• CH (NH

) • CO

H +

/\сО

•

-—> AA-S-CH

- CH

•

CH (NH

)

•

H +

Ад

•

CH (NH

)

•

H + HN=C

I !

NH-CH

-CO

—> AA-S-CH

- CH

CH (NH

)

•

H + HN=C + H

N (CH

) CH

-CO

(Ад — 5'-дезоксиаденозил)

Эти реакции катализируются особыми ферментами —

метилферазами, которые присутствуют в печени млеко-

питающих и обладают специфичностью по отношению к

отдельным акцепторам метальной группы [10, 30]. Актив-

ность синтетического S-аденозилметионина [13] в этих

реакциях вдвое меньше активности природного продукта

[31]; вероятно, это обусловлено рацемической природой

синтетического соединения.

Метилсульфониевые соли метионина и S-аденозил-

метионин можно рассматривать как метил-^-бутиротети-

ны, обладающие такой же структурой, как диметилтетин

и диметилпропиотетин. Это представляет значительный

интерес, так как означает, что все известные донаторы

метильных групп принадлежат к одному и тому же хи-

мическому типу, а именно к ониевым соединениям. Это

позволяет объяснить лабильность S-метильной группы в

метионине и дает основание думать, что метилирование

никотинамида, гликоциамина и других соединений за

102

Г лава

III

счет метионина в действительности очень сходно с меха-

низмом метилирования гомоцистеина тетинами и бетаи-

ном глицина. Все эти реакции можно считать реакциями

замещения, происходящими при углероде метильной

группы. Такое представление было первоначально вы-

двинуто Челленджером [32], а затем обсуждено Кан-

тони [33].

Продукт деметилирования S-аденозилметионина был

идентифицирован как S-аденозилгомоцистеин [34]. Как

показали Эриксон. Уильяме и Эльвейем [35], это соеди-

нение расщепляется препаратами печени крысы до гомо-

цистеина. Превращение метионина в гомоцистеин, кото-

рое, как предполагали первоначально, является простым

деметилированием, можно теперь считать более сложным

процессом, включающим по крайней мере три главные

ступени:

Метионин —> S-Аденозилметионин —>•

—>• S-Аденозилгомоцистеин —> Гомоцистеин.

У животных метионин может образовываться в некото-

ром количестве путем обращения этой серии реакций, с

использованием формальдегида и муравьиной кислоты

в качестве источников метальных групп для метилирова-

ния S-аденозилгомоцистеина. Полагают, что S-аденозил-

метионин участвует также в образовании б'-метилтио-

аденозина — нуклеозида, о котором довольно давно из-

вестно, что он представляет собой продукт обмена у

дрожжей [36, 37]. Недавно было показано, что у дрожжей

накопление 5'-метилтиоаденозина зависит от количества

метионина в культуральной среде [38, 39]. Используя

метионин, меченный C

и S

, Шленк и Смит [40] нашли,

что CH

S-rpynna метионина включается в молекулу нук-

леозида; этот процесс авторы назвали транстиометили-

рованием. Они предполагают, что S-аденозилметионин,

являющийся первым промежуточным продуктом этой

реакции, подвергается затем гидролитическому расщеп-

лению на нуклеозид и гомосерин:

Ад

•

- CH

• CH

• CH (NH

)

•

H 4- ОН" —*

—• Ад

•

S • CH

+ НО • CH

•

CH (NH

)

•