Нитратредуктаза

Нитратредуктаза — один из ключевых ферментов азотного обмена. Его функция заключается в восстановлении нитрат-иона до нитрит-иона.

Исследования и механизм образования

С 1962 г. советский академик Ян Вольдемарович Пейве развернул в созданной им лаборатории биохимии микроэлементов Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева АН СССР работы по молекулярной биологии металлосодержащих белков и ферментов, участвующих в симбиотической фиксации азота у бобовых растений, таким образом на основе знаний по биохимии молекулярной биологии перейдя к синтезу представлений, охватывающих уже более сложные уровни организации и регуляции биологических процессов в их взаимосвязи и влиянии.

В соавторстве с Н.Н. Ивановой и М.Г. Ширинской Я.В. Пейве опубликовал работы по выделению, очистке и изучению свойств молибденсодержащей нитратредуктазы, а также доказал необходимость молибдена для функционирования этого фермента. Совместно с Б.А. Ягодиным, Г.А. Овчаренко и другими сотрудниками из бактероидов клубеньков люпина и сои удалось выделить активный ферментный комплекс нитрогеназы и определить молекулярный вес его компонентов. Я.В. Пейве, Г. Я. Жизневская и Г. И. Ливанова впервые выделили кристаллический леггемоглобин из клубеньков люпина, а впоследствии было развёрнуто и его производство в Латвийской ССР.

Установлено, что сам белок состоит из нескольких доменов: первый — ФАД-содержащий домен предназначен для принятия электронов и их дальнейшего переноса на цитохром b₅₅₇, с которого они в свою очередь попадают на молибдоптерин (молибден-содержащий кофермент). При этом атом молибдена меняет свою степень окисления с +6 на +4, а затем, снова окисляясь, он отдаёт два электрона нитрат-иону, после чего тот восстанавливается до нитрит-иона и воды. В качестве доноров электронов для нитратредуктазы у растений служит НАДH + H⁺, у грибов — НАДФH + H⁺, а у бактерий — восстановленная форма ферредоксина. Нитрит, получившийся в ходе описанной выше реакции, служит субстратом для нитритредуктазы для дальнейшего восстановления. Нитратредуктаза активна у растений только в пластидах. В отличие от нитритредуктазы, имеет низкую скорость катализируемой реакции.

Литература

• Зитте П., Вайлер Э. В., Кадерайт Й. В., Брезински А. Кёрнер К. Ботаника. Учебник для вузов = Lehrbuch der Botanik : в 4 т. / Пер. с нем. О. В. Артемьевой, Т. А. Власовой, И. Г. Карнаухова, Н. Б. Колесовой, М. Ю. Чередниченко, под ред. В. В. Чуба. — М. : Академия, 2008. — Т. 2. Физиология растений. — С. 154–157. — ISBN 978-5-7695-2741-8.