20.7. Csoportátvitel ATP-ről kapcsolt reakciókban

A felépítő folyamatokban az ATP-ben tárolt kémiai energia úgy hasznosul, hogy az ATP valamelyik csoportja átadódik a reakcióban résztvevő egyik vegyületnek, amely így aktivált, magas szabadentalpia szintű állapotba kerül.

Leggyakrabban ADP + Pi hasadást követően foszforilcsoport adódik át, de AMP + PPi hasadás esetén akár a pirofoszforil- akár az adenilil-csoport is átadásra kerülhet (lásd 20.10. ábra). Az utóbbi esetben ki kell hangsúlyoznunk, hogy a termék pirofoszfát egy kapcsolt reakcióban mindig hidrolizál az általánosan elterjedt pirofoszfatáz enzim hatására. Ez utóbbi, szintén nagy szabadentalpia csökkenéssel járó reakciónak (ΔG’º = -19,2 kJ/mol) fontos szerepe van adenilil-csoport átadásával járó reakciók „egyirányúsításában”, irreverzibilissé tételében (lásd például lejjebb az aminosavak aktiválását).

Az ábrán szereplő kísérletben az ATP-vel reagáló vegyületeket az oxigén stabil (nem radioaktív) 18O izotópjával jelölték. A cél az volt, hogy atomi pontossággal állapítsák meg, pontosan milyen csoportok adódnak át, és ennek megfelelően milyen mechanizmussal zajlik a folyamat. Az ATP-n három foszforatomon lehet nukleofil támadást végezni. Ez a kísérlet tisztázta, hogy az ATP-ről foszforilcsoport adódik át (és nem foszfát), illetve pirofoszforil csoport adódik át (és nem pirofoszfát).

20.10. ábra: ATP bomlással járó különböző csoporttranszferek

20.10. ábra: ATP bomlással járó különböző csoporttranszferek

A könyvben számos példát említettünk, amelyben ATP, vagy azzal analóg NTP illetve dNTP szerepelt. Egyfajta összefoglalásul említsük meg ezeket.

Egy ATP-ADP átalakulással kapcsolt reakció a glutaminsav-glutamin átalakulás, ami önmagában endergonikus lenne (lásd 20.11. ábra)

20.11. ábra: A glutamin szintézise glutaminsavból és ammóniából ATP-vel kapcsolt reakcióban

20.11. ábra: A glutamin szintézise glutaminsavból és ammóniából ATP-vel kapcsolt reakcióban

Jól látható, hogy ebben a reakcióban foszforil transzferre kerül sor, a glutaminsav egy vegyes karbonsav-foszforsav anhidrid intermedier keretében kerül aktivált állapotba.

Amikor a transzláció első szakaszában az aminosavak ATP-felhasználásával aktiválásra kerülnek, első lépésben adenilil csoport kerül átvitelre, és egy aminoacil-adenilát keletkezik. Ebben az esetben is egy vegyes karbonsav-foszforsav anhidrid kötés keletkezik az intermedierben (lásd 20.12. ábra).

20.12. ábra: Az aminosavak aktiválása ATP-vel

20.12. ábra: Az aminosavak aktiválása ATP-vel

A transzkripció kémiájának ismertetésekor bemutattuk, hogy az RNS szintézishez szükséges kémiai energiát maguk a szubsztrátok biztosítják. Az ATP maga is szubsztrát ebben a folyamatban, amelyben rajta kívül további három, analóg szerkezetű molekula, a CTP, GTP és UTP is szerepel. A reakció során ezek NTP→NMP + PPi átalakuláson mennek keresztül.

Itt nem beszélhetünk kapcsolt reakcióról, hiszen valójában egyetlen reakció megy végbe, amelynek során NTP→NMP átalakuláshoz hasonló reakció zajlik, bár itt az NMP-k láncba épülnek (lásd 20.13. ábra).

20.13. ábra: Az RNS szintézis során NTP vegyületek bomlanak

20.13. ábra: Az RNS szintézis során NTP vegyületek bomlanak