Биологические мембраны: структурная организация, функции, модификация физико-химическими агентами - Артюхов В.Г.
ISBN 5-7455-1162-1
Скачать (прямая ссылка):
Информативным тестом для оценки нативного состояния эритроцитарной мембраны, а также исследования структурных перестроек и изменений в функционировании ее основных компонентов — липидов и белков, индуцированных воздействием целого ряда физико-химических агентов, является определение функциональной активности конформационного маркера мембраны — ацетилхолинэстеразы (см. раздел 1.2.5).
На рис. 32 показаны изменения функциональной активности мембраносвязанной АХЭ после облучения мембран эритроцитов человека УФ-светом в интервалах длин волн 240—390 нм и 300— 400 нм. Видно, что при воздействии УФ-излучения (240—390 нм)
А, а/а
100
60
80
40
?
Рис. 32. Функциональная активность ацетилхолинэстеразы мембран эритроцитов человека, модифицированных воздействием УФ-излучения: 1 — контроль; 2 — УФ-облучение в интервале длин волн 300—400 нм; 3 —
20
0
1
2
3
УФ-облучение в интервале длин волн 240—390 нм. Каталитическую активность регистрировали по методу Хестрина, основанному на колориметрическом определении концентрации ацетилхолина
на суспензию эритроцитарных мембран активность исследуемого фермента статистически достоверно возрастает на 12 %. Облучение мембран длинноволновым УФ-светом приводит к снижению функциональной активности АХЭ на 50 %. Таким образом, фоточувствительность мембранной АХЭ существенно зависит от спектрального состава УФ-света, а значит, она определяется ролью различных хромофоров мембран при их облучении в указанных диапазонах длин волн.
УФ-излучение в интервале длин волн 240—390 нм эффективно поглощается такими структурными компонентами эритроцитарной мембраны, как полиненасыщенные жирные кислоты фосфолипидов, а также ароматические и серосодержащие остатки интегральных белков. Необходимо отметить, что мембранные эффекты УФ-облу-чения в значительной степени вызываются пероксидным окислением липидов и лишь частично обусловлены фотохимическими превращениями белков. Следовательно, поглощение УФ-излучения в интервале длин волн 240—390 нм указанными выше хромофорами эритроцитарных мембран индуцирует такие структурные перестройки липидного бислоя и интегральных белков, которые, в свою очередь, затрагивают конформационное состояние АХЭ и приводят к увеличению ее функциональной активности.
И. Д. Болотовским и соавт. (1978), С. В. Коневым и И. Д. Болотовским (1979) при изучении влияния структурного состояния липидной фазы мембран эритроцитов на эффективность фо-
тохимической модификации АХЭ, связанной с мембраной, обработанной фосфолипазами, а также обедненной холестерином, сделано заключение о важной нефотохимической роли липидной фазы мембран в определении характера и эффективности действия УФ-света на активность фермента.
Учитывая эти данные, можно констатировать, что ПФОЛ, индуцированное УФ-излучением в интервале длин волн 240— 390 нм, не приводит к фотодеструкции мембранной АХЭ, а посредством изменения контролирующих конформацию фермента белок-белковых и белок-липидных взаимодействий способствует более эффективному протеканию каталитической реакции. На наш взгляд, интересным представляется тот факт, что облучение мембран эритроцитов длинноволновым УФ-светом индуцирует резкое снижение каталитической активности АХЭ. Хромофорами УФ-света в данных условиях эксперимента являются различные (восстановленные) пиридиннуклеотиды, флавины, железопорфи-рины. Итак, ингибирование мембранного фермента в указанном случае может быть обусловлено фотохимическими превращениями вышеназванных хромофоров УФ-излучения. Не исключена вероятность локализации этих акцепторов УФ-света на мембране в непосредственной близости к исследуемому белку. Вместе с тем учитывая то обстоятельство, что хромофорные группы мембран (порфирины, флавины, нуклеотиды) выступают в качестве сенсибилизаторов ПФОЛ, можно предположить, что в процессы модификации АХЭ вносят вклад преимущественно фотохимические превращения указанных компонентов биомембран, а также фотосенсибилизированное ими пероксидное окисление липидов.
На рис. 33 представлены результаты исследования ферментативной активности мембранной АХЭ в присутствии конканава-лина А из канавалии мечевидной (Concanavalia ensiformis) в концентрациях 0,4 и 0,8 моль/л. Конканавалин А относится к классу лектинов, связывание которых с поверхностью плазматической мембраны клеток имеет самые разнообразные последствия, например, вызывает изменение в расположении поверхностных белков и гликопротеинов, физическом состоянии липидов мембран, проницаемости их для различных веществ и активности мембранных ферментов (см. раздел 1.3). Конканавалин А, избирательно модифицируя структурно-функциональное состояние интегральных мембранных белков, способен изменять и фоточувствительность АХЭ.
А, %
Рис. 33. Каталитическая активность ацетилхолинэстеразы мембран эритроцитов человека в присутствии конканавалина: 1 — контроль; 2 — конканавалин в концентрации 0,4 моль/л, соотношение суспензии мембран и конканавалина 1:0,05; 3 — конканавалин в концентрации 0,4 моль/л, соотношение 1:0,2; 4 — конканавалин в концентрации 0,4 моль/л, соотношение 1:1; 5 — конканавалин в концентрации 0,8 моль/л, соотношение 1:1
