Биосинтез гема и его регуляция. Порфирии

Первая реакция синтеза гема - образование 5-аминолевулиновой к-ты из глицина и сукцинил-КоА в матриксе митохондрий. Эту р-цию катал. пиридоксальзависимый фермент аминолевулинатсинтаза.

Из митохондрий 5-аминолевулиновая кислота поступает в цитоплазму. В цитоплазме проходят промежуточные этапы синтеза гема: соединение 2 молекул 5-аминолевулиновой к-ты молек. порфобилиногена, дезаминирование порфобилиногена с образованием гидроксиметилбилана, ферментативное превращ. гидроксиметилбилана в молек. уропор-фобилиногена III, декарбоксилирование последнего с обр-м копропорфириногена III. Гидроксиметилбилан может также нефермента-тивно превращ. в уропорфириноген I, к-ый декарбоксилируется в копропорфирино-ген I. Из цитоплазмы копропорфириноген III опять поступает в митохондрии, где проходят заключит. р-ции синтеза гема. В рез-те двух последовательных окислительных реакций копропорфириноген III превращается в протопорфириноген IX, а протопорфириноген IX - в Протопорфирин IX. Фермент феррохелатаза, присоединяя к протопорфирину IX двухвалентное железо, превращает его в гем. Источником железа для синтеза гема служит депонирующий железо белок ферритин. Синтезированный гем, соединяясь с α и β-полипепептидными цепями глобина, образует гемоглобин.

Регуляция. Регуляторную р-цию синтеза гема катализирует пиридоксальзависимый фермент аминолевулинатсинтаза. Аллостерическим ингибитором и корепрессором синтеза аминолевулинатсинтазы является гем. В ретикулоцитах синтез этого фермента на этапе трансляции регулирует железо. На участке инициации мРНК, кодирующей фермент, имеется послед-ть нуклеотидов - железочувствительный элемент. При высоких конц-циях железа в кл. он обр. комплекс с ост. цистеина регуляторного железосвяз. белка, сниж. сродство этого белка к железочув. эл., кодир. аминолевулинатсинтазу, и продолжение трансляции. При низких конц-циях железа железосвязывающий белок присоединяется к железо-чувствительному элементу, находящемуся на 5'-нетранслируемом конце мРНК, и трансляция аминолевулинатсинтазы тормозится.

Дефицит пиридоксальфосфата и лекарственные препараты, которые являются его структурными аналогами, снижают активность аминолевулинатсинтазы.