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la biochimica prima della «doppia elica» 43
in alcuni mitocondri allora noto con il nome generico di ematina. Nel loro insieme
costituiscono 2 grandi famiglie di composti analoghi che si differenziano, per la natura
dei sostituenti laterali, che ne caratterizzano la funzione, ma presentano la proprietà
comune di derivare entrambi da un’unica struttura basale detta porfirina, costituita da
4 anelli pirrolici che, tenuti insieme da 4 unità monocarboniose insature danno luogo
ad una costruzione di aspetto quadrangolare, caratteristica, appunto delle porfirine. Una
tale molecola è molto reattiva sia per la dislocazione degli orbitali, dovuta all’alternanza
dei doppi legami, sia per la tendenza dell’azoto pirrolico a generare legami dativi. Per
conseguenza non ci sorprende che il nucleo centrale sia particolarmente adatto a formare
un ampio «campo legante» in cui restano «intrappolati» alcuni metalli dando origine
a rispettivi chelati organici. In natura quando viene fissato il magnesio si ottiene il
progenitore della vasta famiglia verde delle clorofille, quando invece il ferro, quello dei
pigmenti eminici, rosso splendente.
Il problema di scoprire come venissero sintetizzate strutture tanto complesse, venne
risolto solo dopo che si adoperarono aminoacidi marcati con 15 Nacominciare dalla
glicina la quale era già stata indicata come la più adatta allo scopo. Due gruppi di
lavoro indipendenti, diretti uno da D. Rittenberg e l’altro da A. Neuberger (v. [91])
adoperarono glicina doppiamente marcata con 15 N e 14 C in posizione 2. Entrambi
riuscirono a dimostrare che oltre all’azoto anche l’atomo di C-metilenico, quello legato
al gruppo aminico, viene incorporato nell’eme, mentre altri esperimenti esclusero la
partecipazione del gruppo carbossilico.
Ma da dove proveniva il restante C, che completava la complessa struttura delle
porfirine? Come abbiamo già visto accadere in altre situazioni analoghe, la soluzione di
un problema si ottiene da risultati ricavati da un’area di ricerca completamente differente.
Era da poco stato scoperto l’acetil-coenzima A e la sua proprietà direagire con l’acido
ossalacetico, un acido bicarbossilico a 4 atomi di C, assai diffuso in tutte le cellule
viventi in quanto proveniente da una serie di reazioni ad andamento ciclico che danno
origine all’acido citrico (v. infra, § 13.1).
L’attenzione dei ricercatori sulla sintesi delle porfirine fu attratta dalla natura dei
composti facenti parte della sequenza di reazioni del ciclo, tutti acidi tra 6e4atomi
di C, di cui uno contenente l’acetato, e con pazienza li saggiarono uno alla volta, marcandoli
opportunamente per ritrovare quello che, combinandosi con la glicina, potesse
dare origine ad un intermediario adatto a formare il pirrolo e da questi la porfirina. La
lunga serie di ricerche dette esito positivo. Alla fine risultò che sia l’acido chetoglutarico
sia il suo prodotto di decarbossilazione, l’acido succinico, erano eccellenti donatori
di carbonio per la sintesi, il che permise di scoprire una nuova reazione tra 2 molecole
di succinato ed una di glicina che giustificava la formazione di una molecola di
pirrolo.
Pertanto D. Shemin e J. B. Wittenberg [91] prospettarono una stretta relazione
tra l’andamento del ciclo citrico e la sintesi della porfirina, sebbene i relativi processi
metabolici si svolgessero in compartimenti cellulari diversi. Dai risultati così ottenuti
appariva che il succinato per combinarsi con il gruppo aminico della glicina si doveva
trovare in condizioni di elevata reattività probabilmente attivato dal coenzima-A