DSC
15 (12)

Warto podkreślić, że aktywność biotynozależnych enzymów w różnych komórkach i tkankach może być przywrócona po podaniu biotyny zwierzętom cierpiącym na niedobór tej witaminy. Szybkość regeneracji tej aktywności rozmaita w różnych organach. Najszybciej regeneracja zachodzi w nerkach i mózgu, wolniej natomiast — w wątrobie i mięśniu sercowym. Fakt ten mo/_t wskazywać na różnice w dostępności witaminy dla różnych tkanek |_Uh zróżnicowanej szybkości syntezy holoenzymów, tj. szybkości, z jaką koenzym łączy się z apoenzymem.

Biotynozależne enzymy uczestniczą również w innych, poza karboksylacją reakacjach związanych z transferem grupy karboksylowej, a mianowicie w transkarboksylacji i dekarboksylacji.

Wymienione reakcje są dwustopniowymi procesami i różnią się głównie charakterem dawcy i biorcy grupy karboksylowej.

Wszystkie karboksylazy wykorzystują układ wodorowęglan : ATP jako dawcę grupy karboksylowej. Pierwszy etap reakcji karboksylacji polega na przyłączaniu grupy karboksylowej do biotyny. W drugim etapie reakcji biorcą, tj. akceptorem, grupy karboksylowej może być acetylo-CoA, propiony-lo-CoA, 3-metylokrotonylo-CoA, geranylo-CoA, a także pirogronian lub amoniak. Ten etap katalizowany jest przez aktywne centrum „transferazy karboksylowej”.

W reakcjach transkarboksylacji dawcami grup karboksylowych dla układu transferaza metylomalonylo-CoA: karboksylaza pirogronianowa mogą być zarówno metylomalonylo-CoA, jak i oksalooctan, natomiast jako biorcy tej grupy mogą służyć pirogronian lub propionylo-CoA. Reakcje te są niezależne od ATP.

W biotynozależnych reakcjach dekarboksylacji substratami są metylo-malonylo-CoA lub oksalooctan. Odpowiednie enzymy mają inne niż karboksylazy biotynowe centrum aktywne, zwane „dekarboksylazą biotynową". Również te reakcje nie wymagają obecności ATP.

Wówczas gdy w reakcji karboksylacji uczestniczy acetylo-CoA, proces przebiega według następujących równań:

Mg²⁺

HO —CO —O' + ATP -t- biotyna-► biotyna —CO2 + ADP + fosforan

(8.1)

biotyna —C0₂ + H₃C —CO~S —CoA -i biotyna + "O — CO — CH₂ — CO~S-CoA

(8-2)

Charakter kompleksu karboksybiotyna —enzym jest znany i obecnie wiadomo, że reaktywną formą nośnika C0₂ jest T-N-karboksy-D-biotyna.

Wszystkie biotynozależne enzymy działają według tzw. pingpongowego mechanizmu, tzn. że poszczególne etapy reakcji przebiegają przy udziale różnych podjednostek, aczkolwiek w obrębie tego samego enzymu. Aktywne

^ntfum enzymu biotynowego składa się z karboksylazowego „podcentrum", katalizuje karboksylacje biotynylowej grupy prostetycznej oraz z kar-^łksytransferazowego „podcentrum”, katalizującego przeniesienie grupy karboksylowej z biotyny na substrat. Ponadto w enzymie można wyróżnić tzw. białkowy nośnik biotyny" (BCP), albo po prostu „nośnik biotyny" (Ck Biotyna przyłączana do białkowego nośnika za pośrednictwem „giętkiego ramienia” umożliwiającego biotynie oscylowanie między pod jednostkami karbok-jylazową i transferazową.

O

Rys. 8.8. Schemat połączenia biotyny z apoenzymem poprzez resztę lizyny białkowej części enzymu

Jak widać ze schematu przedstawionego na rysunku 8.8, to „elastyczne ramię” zbudowane jest z łańcucha bocznego biotyny (5 atomów węgla) i reszty lizyny białkowego nośnika (4 atomy węgla i atom azotu), a zatem w sumie z 10 atomów. Ma ono długość 1,4 nm. Dzięki temu biotyna może być niejako przerzucana jak piłeczka pingpongowa z miejsca aktywności karboksylazowej do miejsca aktywności karboksytransferazowej.

Spośród innych biotynozależnych karboksylaz warto wspomnieć o dwóch, a mianowicie o karboksylazie geranylo-CoA i karboksylazie mocznikowej. Pierwszy z tych enzymów katalizuje karboksylację geranylo-CoA., natomiast drugi — przekształcenie mocznika w kwas allofanowy, który następnie jest hydrolizowany do C0₂ i NH₃.

karboksylaza mocznikowa

H₂N - CO - NH₂ + HC0₃”---1    (8.3)

^{2    3}    ATP; Mg2^ł

H₂N-CO-NH-COOH + ADP + HPO*²

Warto przy okazji nadmienić, że niektóre drożdże i zielone wodorosty (algi), które nie wykazują aktywności ureazy, zawierają karboksylazę mocznikową i dzięki temu mogą rozwijać się na podłożu z mocznikiem jako jedynym źródłem azotu.