Практикум 10. KEGG

1. Работа с KEGG PATHWAY

Метаболический путь порфирина и хлорофилла

Porphyrin and chlorophyll metabolism

Общие сведения о метаболическом пути порфирина и хлорофилла

map00860

Краткая характеристика пути

Общая информация

Порфирины — самые распространенные пигменты в природе. К ним относятся гемоглобины, хлорофиллы, цитохромы и другие ферменты, они также присутствуют в выделениях животных, оперении птиц, раковинах моллюсков, нефти, найдены даже в метеоритах. В молекуле любого порфирина имеется кольцо, которое составлено из четырех пиррольных фрагментов, которые могут быть связаны с самыми разными ионами металла. Каждая такая комбинация соответствует определенной биологической функции в живых организмах. Например, белковые молекулы, включающие комплексы порфирина с магнием, — это зеленый пигмент хлорофилл, без которого был бы невозможен фотосинтез; комплексы порфирина с двухвалентным железом — гемоглобины, обеспечивающие ткани кислородом. Комплекс порфирина с никелем — ключевая часть кофермента F430, играющего важную роль в метаболизме метана у бактерий. Производные порфирина, содержащие кобальт, — витамин В12, недостача которого может спровоцировать анемию, нарушение функции мозга и нервной системы. В общем, все порфирин содержащие пигменты можно назвать «красками жизни» — они необходимы для существования почти всех организмов. И если реакции обмена веществ, в которых участвует порфириновое кольцо, нарушаются, последствия могут быть непредсказуемыми.

Сборка кольца

Исходные вещества для сборки порфиринового кольца растений и животных различаются. Но с определенного момента, а точнее, после того, как они собрались в одну молекулу — аминолевулиновую кислоту, дальнейшая цепочка реакций, включающая до протопорфирина шесть стадий, достаточно универсальна. Каждую стадию в этой цепи катализирует свой фермент.

Порфирин и научная основа мифа о вампиризме

Очень важна протопорфириногеноксидаза (ППГ-оксидаза) — катализатор основной и последней стадии образования колец, после которой порфирин связывается с различными металлами и образуется «готовое» соединение. Детали работы этого фермента и всех остальных участников синтеза порфирина имеют значение не только для академической науки. Существует целая группа заболеваний под общим названием «порфирия».

Порфирия не имеет никакого отношения к вампиризму, но в основе мифа о вампирах, как считают многие, лежит именно это заболевание. Действительно, накопление фоточувствительного пигмента в коже и в сетчатке глаза делает этих больных чрезвычайно чувствительными к солнечному свету. Некоторые несчастные вообще не выходят на солнечный свет, поскольку он вызывает у них полный упадок сил. В тяжелых случаях повреждаются и деформируются хрящи (нос и уши), суставы. Болезнь способна совершенно обезобразить человека — иссушаются десны и губы, кожа теряет эластичность, десны могут подтягиваться вверх, обнажая зубы (в том числе клыки) красноватого оттенка — ведь в них присутствует избыток порфирина. Итак, в полуоткрытом рту виден жуткий розоватый оскал, человек заметно оживляется в ночное время, из-за нарушений психики ведет себя странно и даже агрессивно. Классика жанра, готовый роман ужасов. Возможно, что нарушение функции ППГ-оксидазы — научная подоплека мифа о вампирах. Но разумеется, эти больные совершенно не опасны, а, наоборот, нуждаются в медицинской помощи.
(Кольцо жизни: от вампиров до гербицидов, «ХИМИЯ И ЖИЗНЬ» №6, 2012)