При всем разнообразии структуры названных аминокислот, их объединяет то, что в цикл трикарбоновых аминокислот они поступают в виде а-КГ. Естественно, пути предшествующей трансформации их в глутамат существенно различаются.
Гистидин в ходе катаболизма подвергается, прежде всего, внутримолекулярному дезаминированию, которое преобразует его в уроканиновую кислоту (см. рис. 9-6, Б). Наступающее затем двукратное присоединение к ней воды приводит к разрыву гетероцикла с образованием 1Ч-формиминоглутамата (рис. 9-29). К освобождению глутамата ведет затем перенос формиминовой группы на азот 1Ч5 молекулы тетрагидрофолата (см. рис. 9-19).
Можно заметить, что в образовавшейся молекуле глутамата и а-углеродный атом, и группы -СООН и -№12 при нем, - все они вместе являются фрагментом разорванного циклического радикала гистидина (остальная часть этого цикла передается в виде формиминовой группы на ТГФ).
Наличие 1М-формиминоглутамата в моче, особенно значительное после нагрузки гистидином, служит диагностическим критерием дефицита фолиевой кислоты в организме.
Наследственное нарушение катаболизма гистидина часто сопровождается умственной отсталостью и дефектами речи. При замедлении превращения гистидина в уроканат наблюдаются не только гистидинемия и гистидин- урия, но и нарастает экскреция альтернативных метаболитов. Прежде всего — продукта транс- аминазного перехода гистидина в имидазолпи- руват и образующихся из него им и дазол ацетата и имидазоллактата.
Пролин, как показано на рис. 9-30, подвергается сначала дегидрогеназному окислению с образованием двойной связи в гетероцикле. Гидролиз этой связи протекает спонтанно, преобразуя исходный пролин в линейную цепочку глутамат-5-полуальдегида, который затем окисляется до глутамата.
Все реакции, представленные на рис. 9-30, вполне обратимы. Поэтому пролин относится к числу заменимых аминокислот: он не только распадается до глутамата и а-КГ, но и может синтезироваться из них в случае необходимости.
Аргинин начинает свой путь катаболизма с превращения в орнитин (см. рис. 9-14, 4). Эта реакция удаления гуанидиновой группы является важным звеном разных процессов, в том числе — синтеза мочевины (см. рис. 9-14) и биогенеза путресцина (см. рис. 9-4) и полиаминов (см. рис. 9-5). Излишний орнитин подлежит изъятию. Оно производится специальной орнитии-аминотрансферазой, реализующей перенос «дальней» аминоіруппьі орнитина на молекулу а-КГ, преобразуемую при этом в глу- тамат (рис. 9-31,1). В результате этой реакции сам орнитин становится глутамат-5-полуальде- гидом, который окисляется до глутамата (рис. 9-31, 2) точно так же, как и образуемый при распаде пролина (рис. 9-30,2).
Таким образом, обе аминогруппы орнитина становятся а-аминогруппами двух молекул глутамата (одна из которых происходит из «внешнего» а-КГ, а другая - это несколько «модернизированный» орнитин).
Обратимость обеих реакций, показанных на рис. 9-31, свидетельствует о возможности превращения молекул глутамата сначала в орнитин, а затем (реакциями орнитинового цикла, рис. 9-14) - в аргинин. В детском возрасте такой путь биогенеза, по-видимому, недостаточен для растущего организма и потому должен дополняться поступлением аргинина с пищей.
Уникальная особенность аргинина связана с тем, что он является единственным источником оксида азота (механизм образования этой необычной сигнальной молекулы показан на рис. 5-41).
К числу специфических путей метаболизма аргинина относится также его участие в биогенезе креатина, который во взаимодействии с АТФ превращается в креатинфосфат.
Осуществляется синтез креатина путем двух подряд реакций переноса. Первая из них лимитирует скорость всего процесса и реализуется глицш-амидшотрансферазой, которая чувствительна к угнетающему действию конечного продукта — креатина. Она катализиру-
ет перемещение амидиновой группы е аргинина на глицин (рис. 9-32, 1). Возникший гуани- доацетат взаимодействует в гепатоцитах с 8-аденозилметионином, принимая от него метальную группу (рис. 9-32, 2). Далее образовавшийся креатин поступает из печени в кровь и накапливается в мышцах и мозгу. Здесь протекает еще одна (третья по счету) реакция переноса - фосфотрансферазная. Ее реализует креатинкиназа, обратимо передающая фосфатную группу с АТФ на креатин (рис. 9-32,3).
Креатинкиназная реакция раскрывает биологический смысл синтеза креатина и его накопления именно в тех тканях, функциональная активность которых сопряжена с мощным потреблением АТФ. В состоянии покоя изобилие АТФ способствует депонированию части макроэргических фосфатных групп в составе креатинфосфата. Иными словами, создается дополнительный резерв макроэргов, который при необходимости легко мобилизуется для срочного восполнения расходов АТФ.
Известно, например, что мышечная работа осуществляется непосредственно за счет расщепления молекул АТФ. Вместе с тем, в начале предельно интенсивной нагрузки уровень АТФ в мышцах остается почти неизменным, тогда как содержание креатинфосфата
падает на 70-80% уже в первые 10 с (поэтому в следующие 10 с невозможно поддерживать ту же интенсивность мышечной деятельности).
Очень небольшая, но вполне постоянная доля креатинфосфата тканей подвергается спонтанному (неферментативному) распаду с освобождением неорганического фосфата (реакция 4 на рис. 9-32). Образующийся при этом креатинин не участвует в метаболических процессах, а поступает в кровь и выводится почками. Содержание его в моче довольно стабильно и пропорционально объему мышечной массы (поэтому у мужчин оно выше, чем у женщин, а у тренированных спортсменов выше, чем у лиц умственного труда).
