Витамин В2 (рибофлавин). Механизм физиологического действия

Работа по изучению флавинов сыграла выдающуюся роль для развития одной из основных проблем современной биохимии — проблемы химической природы ферментов. Основную роль флавинов в организме следует усматривать в их функции в качестве составной части молекулы окислительных ферментов.

Весьма обширные исследования, проведенные в этом направлении, принесли чрезвычайно много ценного материала и дали исчерпывающие объяснения природы и характера действия одного из таких ферментов, а именно желтого фермента, который способен обеспечить остаточное дыхание дрожжевых экстрактов, после отравления геминового фермента дыхательными ядами. Однако попытки приложения накопленных данных к объяснению реально протекающих в клетке окислительных процессов показали, что роль желтого фермента является весьма ограниченной. Лишь благодаря открытиям последнего времени удалось обнаружить новые флавиновые ферменты, выдающаяся роль которых в организме бесспорна, прежний же желтый фермент, называемый теперь «старым желтым ферментом», по-видимому, имеет лишь второстепенное значение.

Основой для развития работ по энзимохимии флавинов следует считать получение в 1934 году желтого фермента в предельно очищенном состоянии. Эта очистка была достигнута при помощи катафорезного прибора. Оказалось, что желтый фермент обладает зарядом и при рН=4,5 мигрирует к катоду. Благодаря этому удалось отделить от главных примесей, а путем дальнейшего фракционного осаждения сернокислым аммонием очистка была доведена до предела. Ученым удалось отщепить и изолировать пигментную часть фермента и установить, что она представляет собой не свободный рибофлавин, а рибофлавин-фосфорную кислоту. По содержанию пигмента, составлявшего около 0,45% от всей молекулы фермента, молекулярный вес энзима должен быть около 80 000. Определение молекулярного веса при помощи измерения констант диффузии и при помощи ультрацентрифугирования дало близкую величину (75 000).

Желтый фермент при обычной температуре и приблизительно нейтральной среде практически не диссоциирует; он может долго подвергаться диализу, не отщепляя своего цветного компонента, и в опытах катафореза энзим мигрирует как одно целое. Но если подвергать фермент диализу при 0 градусах в присутствии 0,02 N НС1, то раствор понемногу обесцвечивается; если затем продолжать диализ до исчезновения НС1, то получается раствор белкового компонента в свободном виде. Если теперь к этому раствору, не имеющему никакой каталитической активности, добавить свободный флавин-фосфат, то цвет флавина сохраняется, но флуоресценция исчезает, так как это вещество теперь вошло в молекулу флавин-энзима.

При этом соединении флавин-фосфата с белком полностью регенерируется активность фермента. Получение фермента в чистом виде, его разложение на белковый неденатурированный компонент и пигментную часть и обратный синтез из белкового компонента и рибофлавин-фосфорной кислоты активного фермента сыграли выдающуюся роль для химии ферментов. Указанное разделение фермента подтвердило гипотезу Вильштеттера о том, что ферменты состоят из коллоидального носителя и химически активной группы.

Бесцветный, неустойчивый к температуре (инактивация около 38 градусов) белковый носитель рассматривали как фермент, стойкую же в отношении температуры флавин-фосфорную кислоту обозначили как кофермент. Образующийся из желтого кофермента и бесцветного протеина желтый фермент оказывается более устойчивым в отношении повышенных температур, чем свободная белковая часть фермента.