Обмен серина и глицина

Биосинтез серина

Серин является заменимой аминокислотой, которая образуется в тканях организма. Исходным субстратом для его биосинтеза служит 3-фосфоглицерат — промежуточный продукт гликолиза.

Превращение 3-фосфоглицерата в серин включает три последовательные ферментативные реакции:

1. Дегидрирование. На первом этапе 3-фосфоглицерат окисляется до 3-фосфогидроксипирувата. Реакцию катализирует фермент 3-фосфоглицератдегидрогеназа. В качестве кофермента выступает НАД⁺ ($NAD^+$), который восстанавливается до $NADH+H^+$.
2. Трансаминирование. 3-фосфогидроксипируват взаимодействует с глутаматом (Глу). В результате аминогруппа переносится на субстрат, образуя 3-фосфосерин и $\alpha$-кетоглутарат ($\alpha$-КГ). Этот процесс катализируется аминотрансферазой, коферментом которой является пиридоксальфосфат (ПФ — активная форма витамина B6).
3. Гидролиз. От 3-фосфосерина отщепляется фосфатная группа с участием воды (выделяется неорганический фосфат, $P_i$). Реакцию проводит фермент 3-фосфосеринфосфатаза, и в итоге образуется свободный серин.

Обмен глицина и роль фолиевой кислоты

Глицин синтезируется непосредственно из серина. Это превращение является важнейшим звеном в метаболизме обеих аминокислот.

Ключевым ферментом данной реакции выступает сериноксиметилтрансфераза. Для ее работы абсолютно необходим кофермент — тетрагидрофолиевая кислота ($H_4$-фолат). Механизм реакции заключается в том, что $H_4$-фолат присоединяет $\beta$-углеродный атом серина. В результате этого переноса образуется глицин и метилен-$H_4$-фолат.

Катаболизм глицина также тесно связан с фолиевой кислотой. Распад этой аминокислоты происходит с участием $H_4$-фолата, который связывает $\alpha$-CH$_2$-группу молекулы глицина.

Производные тетрагидрофолата (такие как метил-$H_4$-фолат, метилен-$H_4$-фолат, метенил-$H_4$-фолат) в дальнейшем участвуют в целом ряде биохимических процессов, включая регенерацию метионина и синтез тимидиловой кислоты, а также пуриновых нуклеотидов.

Биологическая роль серина и глицина

Помимо участия в синтезе тканевых белков, серин и глицин выступают предшественниками множества биологически важных молекул.

Использование серина:

• Синтез фосфолипидов, которые формируют клеточные мембраны (в частности, фосфатидилсеринов и сфингомиелинов).
• Синтез других аминокислот, таких как сам глицин, а также цистеин.

Биологическая роль глицина: Глицин является важнейшим строительным блоком. Он служит предшественником для синтеза:

• Порфиринов (необходимы для образования гема в составе гемоглобина и цитохромов);
• Пуриновых оснований (компонентов нуклеиновых кислот);
• Различных коферментов;
• Глутатиона (важнейшего антиоксиданта).

Главным путем катаболизма серина является его дезаминирование, в результате которого углеродный скелет аминокислоты превращается в пируват, который затем может включаться в общий энергетический обмен клетки.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Участие метилен-H4-фолата в синтезе тимидиловой кислоты
• Роль метил-H4-фолата в регенерации метионина
• Синтез пуриновых нуклеотидов с участием производных фолата
• Биосинтез фосфатидилсерина и сфингомиелина из серина
• Механизм образования порфиринов из глицина

Другие темы раздела «Обмен аминокислот»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.