Метаболизм

Витамин В₁₂ в свободном состоянии не может всасываться в желудоч­но-кишечном тракте, а усваивается организмом только в комплексе со специ­фическим белком. Этот белок представляет собой гликопротеин с молекуляр­ной массой 90 кБа и называется внутренним фактором или фактором Кастла (по фамилии открывшего его ученого). Комплекс витамина В₁₂ с фактором Кастла легко всасывается в тонком кишечнике. После поступления в кровь этот комплекс распадается, и внутренний фактор разрушается протеиназами крови. Свободный кобаламин образует комплексы с α- и β-глобулинами, ко­торые и транспортируют его к тканям. В тканях кобаламин превращается в свои активные формы — метилкобаламин (Мет-К) и дезоксиаденозилкобаламин (ДОАК) — коферменты ряда кобамидных ферментов. Распад их осуще­ствляется в печени и почках, а кобаламин выводится из организма с мочой.

Биохимические функции

К настоящему времени известно ~ 15 раз­личных В₁₂-регулируемых реакций, но только две из них протекают в клетках млекопитающих — синтез метионина из гомоцистеина (явно не удовлетворяющий потребностям организма) и изомеризация D-метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА. Рассмотрим эти реакции.

1. В первой реакции участвует метил-В₁₂, являющийся коферментом метионинсинтазы (гомоцистеинметилтрансферазы). Фермент пе­реносит метильную группу с 5-метил-ТГФК на гомоцистеин с обра­зованием метионина:

При уменьшении содержания в диете витамина В₁₂ синтез метио­нина метионинсинтазой снижается, но поскольку при полноценном питании метионин поступает с пищей, метаболизм белков нарушает­ся не сразу. Вместе с тем падение активности метионинсинтазы при­водит к накоплению 5-метил-ТГФК (см. схему), который образуется при восстановлении 5,10-метилен-ТГФК, т. е. исчерпывается пул дру­гих коферментов ТГФК. Таким образом, даже при условии вполне достаточного общего уровня фолатов создается их функциональный дефицит — уменьшается содержание формил- и метиленпроизводных ТГФК. Как раз эти производные, а точнее, приносимые ими одноуглеродные радикалы, необходимы для синтеза предшественников нук­леиновых кислот. Этот феномен получил название секвестрация пула ТГФК.

Описанная реакция служит примером тесной взаимосвязи между двумя витаминами — фолиевой кислотой и кобаламином. Не удиви­тельна поэтому и схожесть симптомов заболевания при дефиците ка­кого-либо из них.

В середине 90-х годов появились сообщения о существовании тес­ной связи между дефицитом фолата и увеличением степени риска инфаркта миокарда; при этом индивидуальный риск сердечного при­ступа связан с ненормально высоким уровнем сывороточного гомо­цистеина. Объясняется это тем, что у фолатдефицитных индивиду­умов повышенный уровень кофакторов ТГФК лимитирует метаболи­ческий поток через метионинсинтазную реакцию с последующей ак­кумуляцией гомоцистеина — субстрата этого фермента. Предполага­ется, что гомоцистеин является метаболитом, ответственным за по­вреждение сердца, хотя механизм его токсичного действия не известен.

2. Вторая реакция требует участия другой коферментной формы витамина — д-аденозин-В₁₂. Кофермент входит в состав метималонил-КоА-мутазы. Особенностями катализа этого фермента является обра­зование свободнорадикальных промежуточных продуктов реакции и изменение валентности кобальта. Субстратом для его действия явля­ется метилмалонил-КоА, образующийся при карбоксилировании пропионил-КоА (реакция рассматривается на с. 50).

Эта реакция является весьма важной в метаболизме пропионовой кислоты (точнее, пропиониол-SKoA), которая образуется при окис­лении жирных кислот с нечетным числом атомов углерода, боковой цепи холестерина, окислительном распаде аминокислот: изолейцина, метионина и серина.

Также витамин В₁₂ вовлекается в процесс образования формен­ных элементов крови, а также в обмен жиров в качестве протектора КоА.

Синтез

Витамин В₁₂ синтезируется в основном микроорганизмами с использова­нием таких предшественников, как сукцинил-КоА и глицин, с образованием δ-аминолевулината с последующим образованием кобириновой кислоты. Предшественником других компонентов витамина В₁₂ являются треонин и бензимидазол.

Глицин + Сукцинил-КоА  АЛК  ПБГ  УПГШ  Коррифирин  Кобириновая кислота  Кобинамид  Витамин В₁₂

Где АЛК – аминолевуленовая кислота; ПБГ – порфобилиноген; УПГШ – уропорфириноген III.

Первые этапы синтеза витамина В_|2 аналогичны таковым при синтезе дру­гих тетрапирролов, например гема. Из глицина и сукцинил-КоА под действи­ем фермента аминолевулинатсинтазы образуется δ-аминолевулиновая кислота (АЛК). Далее, при действии АЛК-дегидратазы, конденсация двух молекул АЛК приводит к образованию порфобилиногена (ПБГ), а в результате конденсации четырех молекул ПБГ — уропорфириногена (УПГШ). Последняя реакция проходит под действием фермента порфобилигеназы. При метилировании УПГ образуется коррифирин, а дальнейшее метилирование, декарбоксилирование при С-12 и включение Со приводит к образованию кобириновой кислоты.

Амидирование кобириновой кислоты, включение аминоизопропанола и аденизилирование приводят к образованию кобинамида. Затем включение нуклеотида дает конечный продукт — витамин В₁₂.

Впервые полный химический синтез цианкобаламина был осуществлен в 1972 г., причем сначала были синтезированы его отдельные «блоки», такие, как аминопропанол, α-рибозол и кобировая кислота.