Глава 8. Метаболизм аминокислот

В состав клеток в качестве одного из постоянных компонентов входят свободные аминокислоты. Они могут иметь как эндогенное, так и экзогенное происхождение.

Эндогенные аминокислоты образуются в клетках в соответствующих анаболических путях или в результате распада внутриклеточных белков. Экзогенные аминокислоты поступают в клетку в качестве продуктов распада пищевых белков.

В условиях голодания основным источником свободных аминокислот становится процесс распада внутриклеточных белков. Этот процесс играет важную роль не только в обеспечении клеток свободными аминокислотами, но и в удалении аномальных белков, которые появляются в результате мутаций, возникновения ошибок в процессе трансляции, химической модификации аминокислотных остатков полипептидных цепей или их неправильного фолдинга.

Важным источником аминокислот являются экзогенные (пищевые) белки

Распад белков происходит под влиянием протеолитических ферментов (протеиназ)

Протеолитические ферменты относятся к пептидгидролазам — энзимам, гидролизующим пептидную связь

Протеолиз — процесс расщепления белков до пептидов и аминокислот

Процесс распада белков (протеолиз) обеспечивается особой группой энзимов — пептидгидролаз (пептидаз), которые объе­диняются термином «протеолитические ферменты». Все они катализируют реакцию гидролиза пептидных связей:

Протеолитические ферменты подразделяются на две основные группы:

• эндопептидазы, которые гидролизуют внутренние пептидные связи в молекуле белка. К ним относятся ферменты желудочно-кишечного тракта пепсин, трипсин, химотрипсин, коллагеназа и др., а также энзимы, участвующие во внутриклеточном протеолизе (катепсины и др.);
• экзопептидазы, которые гидролизуют концевые пептидные связи в полипептидной цепи. В зависимости от того, на каком конце пептида находится гидролизуемая связь, они разделяются на две подгруппы (рис. 8.1):
  • карбоксипептидазы (карбоксипептидаза А), гидролизующие С-кон­цевую пептидную связь;
  • аминопептидазы, гидролизующие N-концевую пептидную связь, в частности аминопептидазы тонкого кишечника.

Рис. 8.1. Схема гидролиза пептидных связей в белковой молекуле различными пептидгидролазами (аминокислотные остатки изображены в форме кружков)

Пептидгидролазы подразделяются:

◊ на эндопептидазы;

◊ экзопептидазы

Подобно всем другим энзимам протеолитические ферменты обладают субстратной специфичностью. Они проявляют свойство гидролизовать пептидные связи только между определенными аминокислотами. Информация о субстратной специфичности некоторых протеолитических энзимов представлена на рис. 8.2.

Рис. 8.2. Субстратная специфичность некоторых протеолитических ферментов

В этом разделе учебника будут рассмотрены только те вопросы, которые касаются внутриклеточного распада белков. Особенности переваривания пищевых белков изложены в главе 16.1.

Внутриклеточный распад белков может происходить двумя различными путями:

• при помощи протеолитических ферментов лизосом (лизосомальный протеолиз);
• при помощи протеолитических ферментов протеасом (протеасомный протеолиз).

Внутриклеточный распад белков происходит при помощи:

◊ протеолитических ферментов лизосом;

◊ протеолитических ферментов протеасом