Биологические мембраны: структурная организация, функции, модификация физико-химическими агентами - Артюхов В.Г.
ISBN 5-7455-1162-1
Скачать (прямая ссылка):
При изучении УФ-индуцированных изменений ферментативной активности Na+, К+-АТФазы эритроцитарных мембран, модифицированных фосфолипазой D, было установлено, что предварительная обработка мембран фосфолипазой (10~6 моль/л, pH 5,6; 0,3 моль/л СаС12) приводит к увеличению уровня этого параметра на 33 % по сравнению с контрольным образцом (100 %). Фосфолипаза D, как уже отмечалось, катализирует отщепление гидрофильного спирта от фосфоглицеридов и сфинго-миелинов. В результате отщепления полярных головок от молекул фосфолипидов могут нарушаться электростатические взаимодействия мембраносвязанных ферментов с молекулами окружающих их фосфолипидов. A. Johannsson et al. (1981) показали, что увеличение или уменьшение толщины липидного бислоя может влиять на активность Na+, К'^-АТФазы за счет перемещения полярных головок фосфолипидов, обращенных к ферментному белку. По-видимому, гидролиз фосфолипидов мембраны, в том числе и аннулярных для Na+, К+-АТФазы, вызывает конфор-мационные изменения молекул фермента, затрагивающие его активный центр, что находит отражение в увеличении уровня активности исследуемого белка.
На рис. 48 показаны УФ-индуцированные изменения функциональной активности Na+, К+-АТФазы эритроцитарных мембран, обработанных фосфолипазой D. После модификации фосфолипидов мембраны фоточувствительность связанного фермента существенно изменяется. Воздействие УФ-света на обработанные фосфолипазой мембраны приводит к нарушениям в функционировании Na+, К+-АТФазы, отличающимся по направленности от таковых при облучении интактных мембран, т. е. происходит фотоактивация модифицированного фермента. Следовательно, обработка липидной фазы фосфолипазой нивелирует протекание процессов, обусловливающих фотоинактивацию Na+,
К+-АТФазы в УФ-облученных интактных мембранах, и повышает фотостабильность фермента.
Изменения в функционировании мембраносвязанной Na+, К+-АТФазы в УФ-облученных мембранах, предварительно модифицированных фосфолипазой D, являются, по-видимому, результатом изменения конформационного состояния аннулярных липидов, нарушения белок-липидных взаимодействий, ответственных за проявление каталитической активности фермента.
Обобщая результаты вышеописанных исследований по изучению УФ-индуцированных изменений функциональной активности Na'\ К+-АТФазы и АХЭ эритроцитарных мембран, обработанных фосфолипазой D, можно заключить, что в присутствии последней проявляется различная фоточувствительность этих ферментов, обусловленная нарушениями их нативной конформации вследствие модификации белок-липидных взаимодействий, а также влияния фотохимических продуктов молекул мембранных фосфолипидов.
Такие различия в “ответной реакции” двух мембранных белков на воздействие физико-химических факторов (УФ-излуче-ние, действие фосфолипаз) связаны с различиями в их локализации на мембране, в расположении их активных центров, в характере взаимодействия с “ближайшими” липидными молекулами и их химическим строением. Однако экспериментальные данные, касающиеся возможности модуляции фоточувствительности мембранных ферментов, — Na+, К+-АТФазы и ацетилхолинэстеразы, возможно, взаиморегулируемых субстратами их реакций, свидетельствуют в пользу представлений об общности основных регуляторных механизмов функционирования для многих векторных ферментов биомембран.
4.3. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ЛАКТАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ В КОМПЛЕКСЕ С ЭРИТРОЦИТАРНЫМИ МЕМБРАНАМИ И ИХ КОМПОНЕНТАМИ В ИНТАКТНОМ СОСТОЯНИИ И ПОСЛЕ УФ-ОБЛУЧЕНИЯ
В настоящее время считается общепризнанным, что “классическое” исследование ферментов in vitro без учета их взаимодействия с различными субклеточными структурами не может дать адекватного представления о закономерностях и механизмах их функционирования в составе целой клетки. Поэтому
широко обсуждаются вопросы, связанные с локализацией глико-литических ферментов в клетке (см. раздел 2.3.2) и, в частности, лактатдегидрогеназы.
L-лактатдегидрогеназа (Ь-лактат:КАВ+-оксидоредуктаза, КФ 1.1.1.27) — гликолитический фермент, относящийся к классу оксидоредуктаз. Он катализирует обратимое окисление L-лактата до пирувата с использованием в качестве кофермен-та NAD+.
Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) принадлежит к наиболее интенсивно изучаемым белкам, так как она является ключевым ферментом, функционирующим на «развилке» путей аэробного и анаэробного превращения углеводов в тканях.
Молекула ЛДГ представляет собой тетрамер, состоящий из субъединиц двух типов — Н и М (от англ. heart — сердце и muscle — мышца). Молекулярные массы тетрамера и каждой субъединицы составляют 140 и 35 кДа соответственно. Рекомбинация двух типов субъединиц дает различные изоформы фермента: гомотетрамеры Н4 и М4 и гибридные тетрамеры (гетеротетрамеры) Н3М, Н2М2 и НМ3. Это количество изоферментов обусловлено наличием двух генетических локусов, которые кодируют синтез субъединиц М и Н .
Субъединица М синтезируется главным образом в тканях с анаэробным метаболизмом, в то время как субъединица Н присутствует в тканях с преобладанием аэробных процессов. В цитозоле герминативных клеток, в частности в сперматозоидах, присутствует ЛДГ-Х, составляющая 80 % активности ЛДГ. Показано, что ЛДГ-Х также является тетрамером и состоит из субъединиц ЛДГ-Х, которые по аминокислотному составу отличаются от Н и М.
