СУЛЬФГИДРИЛЬНЫЕ ГРУППЫ

78

СУЛЬФГИДРИЛЬНЫЕ ГРУППЫ (син.: тиоловые группы, меркапто-группы) — функциональные группы в молекулах органических соединений, в т. ч. белков, в к-рых эти группы принадлежат остаткам ци-стеина; играют существенную роль в создании и поддержании нативной структуры белков, определяющей их специфические функциональные свойства. Функции С. г. в белках (см.), в частности в ферментах (см.), весьма разнообразны. В нек-рых ферментах — папаине (см.), дегидрогеназе 3-фосфоглицеральдегида и др. они играют каталитическую роль, т. е. непосредственно участвуют в образовании промежуточных соединений в ходе катализируемой ферментом реакции. Обратимое превращение С. г. в дисульфидные группы (— S — S —) обнаружено в активных центрах нек-рых оксидоредуктаз (см.), напр, в глутатионредуктазе (КФ 1. 6. 4. 2), в липоамид-дегидрогеназе (КФ 1. 6. 4. 3), в тиоредоксинредуктазе (КФ 1. 6. 4. 5); это превращение играет важную роль в переносе электронов и протонов от субстратов к акцепторам. Во многих белках и ферментах — ферредоксине, рубредоксине, металло-тионеине, цитохроме с (см. Цитохромы), моноаминоксидазе (см.), алкогольдегидрогеназе (см.) и др. SH-группы участвуют в образовании связей между белком и ионом металла или коферментом (см. Коферменты). С. г. играют также важную роль в образовании и стабилизации нативной трехмерной структуры белков, образуя в них внутримолекулярные связи: водородные, координационные (с участием иона металла) и — S — S-связи. Последние обеспечивают жесткое скрепление либо отдельных полипептидных цепей, напр, в иммуноглобулинах (см.), либо различных участков одной и той же цепи, напр, в лизоциме (см.), пепсине (см.), папаине, альбумине сыворотки крови (см. Альбумины). Особенно велико содержание — S — S-связей в белках волос, шерсти, рогов, копыт и ногтей — кератинах (см.); — S — S-связи обнаружены также в белково-пептидных гормонах (см.) — инсулине (см.), ва-зопрессине (см.), окситоцине (см.), соматостатине (см.) и соматотропном гормоне (см.). Расщепление (напр., восстановлением) — S — S-связей в этих гормонах (за исключением соматотропного гормона) приводит к резкому снижению их биол. активности.

Нарушение ряда физиол. и биохим. процессов (напр., деления клеток, мышечного сокращения, окислительного фосфорилирования, фотосинтеза и др.) под действием тио-ловых реагентов (SH-реагентов), т. е. веществ, избирательно реагирующих с SH-группами, объясняется блокированием С. г. ферментов и других белков, а также С. г. низкомолекулярных, функционально важных тиолов — кофермента А, 4′-фосфопантотеина (см. Витамины), липоевой кислоты (см.) и глутатиона (см.), выполняющих роль кофакторов в различных ферментных системах. Успешное применение дитиолов, таких как БАЛ (2,3-димеркаптопропанол) и унитиол (2,3-димеркаптопропансульфонат натрия), при лечении отравлений, вызванных соединениями мышьяка (см.) или тяжелых металлов (см. Антидоты ОВ), объясняется способностью дитиолов деблокировать С. г.

С. г. выделяются среди других функциональных групп белков высокой реакционной способностью и многообразием хим. реакций, в к-рые они вступают. По реакционной способности в белках различают три типа С. г.: легко доступные модификации, частично замаскированные и полностью замаскированные, к-рые доступны модификации лишь после денатурации белка. Наиболее важными хим. свойствами С. г. являются: относительная легкость их окисления с образованием дисульфидной связи (— S — S-связи); образование ацилтиоэфиров при взаимодействии с ацилирующими реагентами, напр, ангидридами органических к-т; образование S-карбамильной группы при реакции с цианатом; алкилирование галоид-кислотами и соединениями с поляризованной или легко поляризующейся двойной связью, напр. N-этилимидом малеиновой к-ты; арилирование фтординитробензолом и хинонами; взаимодействие с альдегидами (см.) и кетонами (см.) с образованием полумеркапталей и полумеркаптолов; взаимодействие с ионами тяжелых металлов и ртуть-органическими соединениями с образованием слабодиссоциирующих меркаптидов; реакция с соединениями трехвалентного мышьяка с образованием моно- и дитиоарсени-тов. С. г. вступают также в реакцию тиолдисульфидного обмена: 2RS + R’S-SR’ <-> 2R’S + RS — SR, где R и R’ — органические радикалы. В этой и в большинстве других реакций С. г. участвуют в форме меркаптидного иона RS-. На реакции тиолдисульфидного обмена между —S —S-группами кератина волос и неорганическими сульфидами (напр., сульфидом бария) основано применение последних с косметическими целями в качестве депиляториев (см. Эпиляция). Реакция обмена особенно легко протекает с ароматическими дисульфидами, напр, с 5,5′-дитиобис-(2-нитробензоатом) — реагентом Эллмана, и нередко останавливается на промежуточной стадии смешанного дисульфида:

Реакция обмена особенно легко протекает с ароматическими дисульфидами

Эта реакция, а также реакция с n-хлормеркурибензоатом наиболее широко используется для количественного спектрофотометрического определения С. г. в белках. С. г. определяют также путем амперометрического титрования р-рами нитрата серебра AgNO3 или двухлористой ртути HgCl2.

С. г. слабо ионизированы; они способны образовывать водородные связи с электроотрицательными группировками, однако значительно более слабые, чем аналогичные связи, образуемые гидроксильными группами (ОН-группами).

Библиография: Торчинский Ю. М. Сера в белках, М., 1977; Friedman М. Chemistry and biochemistry of the sulf-hydryl group in amino acids, peptides and proteins, Oxford — N. Y., 1973; Jocelyn P. C. Biochemistry of the SH group, L.— N. Y., 1972.

Ю. М. Торчинский.

По теме