20.3.3. Transketolase e Transaldolase stabilizzano gli intermedi carbanionici da diversi meccanismi
Le reazioni catalizzate da transketolase e transaldolase sono distinte ma simili in molti modi. Una differenza è che la transketolasi trasferisce un’unità a due atomi di carbonio, mentre la transaldolasi trasferisce un’unità a tre atomi di carbonio. Ciascuna di queste unità è attaccata transitoriamente all’enzima nel corso della reazione., Nella transketolasi, il sito di aggiunta dell’unità è l’anello tiazolico del coenzima tiamina pirofosfato richiesto. La transketolasi è omologa alla subunità E1 del complesso piruvato deidrogenasi (Paragrafo 17.1.1) e il meccanismo di reazione è simile (Figura 20.21).
Figura 20.21
Meccanismo della transketolasi. Il carbanione del pirofosfato di tiamina (TPP) attacca il substrato chetoso. La scissione di un legame carbonio-carbonio libera il prodotto aldoso e lascia un frammento a due atomi di carbonio unito a TPP., Questo attivato attacchi intermedi glicoaldeide (più…)
L’atomo di carbonio C-2 del TPP legato si ionizza prontamente per dare un carbanione. L’atomo di carbonio caricato negativamente di questo intermedio reattivo attacca il gruppo carbonilico del substrato chetoso. Il composto risultante dell’aggiunta rilascia il prodotto dell’aldosio per produrre un’unità attivata della glicoaldeide. L’atomo di azoto caricato positivamente nell’anello tiazolo agisce come un lavandino di elettroni nello sviluppo di questo intermedio attivato., Il gruppo carbonilico di un accettore aldoso adatto si condensa quindi con l’unità glicoaldeide attivata per formare un nuovo chetoso, che viene rilasciato dall’enzima.
Transaldolasi trasferisce un’unità di diidrossiacetone a tre atomi di carbonio da un donatore di chetosi a un accettore di aldosio. La transaldolasi, a differenza della transketolasi, non contiene un gruppo protesico. Piuttosto, una base di Schiff si forma tra il gruppo carbonilico del substrato chetoso e il gruppo ε-amminico di un residuo di lisina nel sito attivo dell’enzima (Figura 20.22)., Questo tipo di intermedio enzima-substrato covalente è simile a quello formato nel fruttosio 1,6-bifosfato aldolasi nella via glicolitica (Sezione 16.1.3) e, in effetti, gli enzimi sono omologhi. La base di Schiff diventa protonata, il legame tra C-3 e C-4 viene diviso e viene rilasciato un aldoso. La carica negativa sulla porzione di carbanione Schiff-base è stabilizzata dalla risonanza. L’atomo di azoto caricato positivamente della base Schiff protonata agisce come un lavandino di elettroni. L’addotto Schiff-base è stabile fino a quando un aldoso adatto diventa legato., La frazione diidrossiacetone reagisce quindi con il gruppo carbonilico dell’aldoso. Il prodotto chetoso viene rilasciato per idrolisi della base di Schiff. L’atomo di azoto della base Schiff protonata svolge lo stesso ruolo nella transaldolasi come l’atomo di azoto tiazolo-anello fa in transketolasi. In ogni enzima, un gruppo all’interno di un intermedio reagisce come un carbanione nell’attaccare un gruppo carbonilico per formare un nuovo legame carbonio-carbonio. In ogni caso, la carica sul carbanione è stabilizzata dalla risonanza (Figura 20.23).
Figura 20.22
Meccanismo della transaldolasi., La reazione inizia con la formazione di una base di Schiff tra un residuo di lisina nella transaldolasi e il substrato chetoso. La protonazione della base di Schiff porta al rilascio del prodotto aldoso, lasciando un frammento di tre atomi di carbonio (altro…)
Figura 20.23
Intermedi di carbanioni. Per transketolasi e transaldolasi, un intermedio di carbanione viene stabilizzato per risonanza. Nella transketolasi, il TPP stabilizza questo intermedio; nella transaldolasi, una base Schiff protonata svolge questo ruolo.