Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
изоцитратдегидрогеназой, не увенчались успехом [51]. Эта не- ‘ удача может быть обусловлена неадекватностью системы in vitro. Например, если значение /См НАД+-изоцитратдегидрогеназы для СОг намного превышает соответствующее значение НАДФ+-зависимого фермента, то концентрация растворенного в реакционной среде СОг может быть значительно ниже величины Км; обратная реакция будет лимитироваться концентрацией доступного субстрата.
В заключение можно сказать следующее. Результаты, полученные в опытах с перфузируемым сердцем, дают основание думать, что цитрат-синтаза катализирует неравновесную реакцию, а изоцитратдегидрогеназная реакция близка к равновесию. Напротив, из результатов измерения' активностей ферментов в летательных мышцах насекомых следует, что в этой ткани цитрат-синтаза катализирует близкую к равновесию ре-ч акцию, тогда как изоцитратдегидрогеназная реакция неравновесна.
Проведено несколько исследований, в которых определили-изменения концентрации компонентов цикла трикарбоновых кислот, индуцируемые изменением скорости потока веществ через цикл. В такого типа исследованиях использовали только перфузируемое сердце крысы и при этом не обнаружили каких-либо регуляторных ферментов (в соответствии со вторым ¦определением, данным в гл. 1) [51, 53].- Ицыми словами, на основании этих экспериментов не удалось показать, что в регуляции цикла трикарбоновых кислот участвуют какие-либо факторы, кроме концентрации ацетил-КоА.
2. СВОЙСТВА ЦИТРАТ-СИНТАЗЫ
И ИЗОЦИТРАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ И ТЕОРИЯ КОНТРОЛЯ
Любые регуляторные свойства цитрат-синтазы и НАД+-изоцитратдегидрогеназы могут иметь физиологическое значение лишь в том случае, если эти ферменты катализируют неравновесные реакции. Трудности, возникающие при идентификации «неравновесных» ферментов, и возможные вариации описаны выше.
Цитрат-синтаза в условиях in vitro ингибируется АТФ, и поэтому можно было бы думать, что цикл трикарбоновых кислот контролируется энергетическим статусом митохондрий. Однако в мышечной ткани изменения в содержании АТФ очень невелики, и это ставит под сомнение физиологическую роль ингибирующего действия АТФ. Цитрат-синтаза локализована внутри митохондрий, и поэтому если общее содержание адениннуклеотидов в митохондриях невелико по сравнению с их содержанием в цитоплазме, то большие изменения
\
концентраций АТФ и АДФ в митохондриях могут и не привести к сколько-нибудь значительному изменению их общего содержания .в клетке. Эта проблема может быть преодолена только при условии, что содержание митохондриальных и цитоплазматических метаболитов может быть независимо измерено.
Работа Рэндл и сотр. [51] показала, что активность цитрат-синтазы в сердечной мышце может регулироваться концентрацией ее субстрата — ацетил-КоА. Из данных о содержании этого субстрата в тканях следует, что он присутствует в значительно меньших концентрациях, чем это необходимо для насыщения цитрат-синтазы. Более того, при увеличении скорости потока (на 67%) веществ через цикл трикарбоновых кислот путем перфузии ацетата внутриклеточное содержание аце-•тил-КоА, цитрата, изоцитрата и а-кетоглутарата возрастает. Следовательно, увеличение содержания ацетил-КоА могла быть вызвано активацией ацетата ацетаттиокиназой, приводя-щей к увеличению доступности субстрата и стимуляции активности цитрат-синтазы1. Если предположить, что изоцитратдегидрогеназа катализирует в сердечной мышце обратимую реакцию, то увеличение концентрации субстрата пути, изоцитрата, должно автоматически приводить к увеличению его окисления до а-кетоглутарата.
Свойства НАД+-изоцитратдегидрогеназы легли в основу ранних теорий регуляции цикла трикарбоновых кислот. Так, в опытах in vitro было показано, что АДФ является .специфическим активатором этого фермента [55]. Простая теория контроля постулирует, что изменения внутримитохондриальной концентрации АДФ ведут к изменениям активности НАД+-изо-цитратдегидрогеназы (например, повышенная активность мио-фибриллярной АТФазы в процессе мышечного сокращения может, по-видимому, привести к увеличению концентрации АДФ). Эта теория сталкивается с теми же самыми проблемами, которые возникают при рассмотрении описанной выше теории регуляции цитрат-синтазы с помощью АТФ.
Сравнительно недавно было показано, что ионы кальция ингибируют активность Н А Д+-изоцитрат дегидроген азы и что торможение снимается при снижении концентрации Са2+ ниже 10~7 М [56]. Митохондрии способны аккумулировать Са2+, так что его концентрация во внутримитохондриальном пространстве вполне достаточна для того, чтобы вызвать ингиби-
1 Аналогичный механизм, возможно, обусловливает повышенное содержание ацетил-КоА и циттрата при окислении в сердечной мышце таких субстратов, как жирные кислоты «ли кетоновые тела. Значение этого повышения состоит в том, что оно приводит к ингибированию пируватделидроге-назы и фосфофруктокиназы.
рование НАД+-изоцитратдегидрогеназы. Было высказано предположение, что митохондрии освобождают ионы Са2+ в процессе мышечного сокращения и в- этом отношении дополняют функцию эндоплазматического ретикулума [57]. Однако до настоящего времени ничего не известно относительно регуляции освобождения Са2+ митохондриями - и относительно того, достаточно ли снижение внутримитохондриальной концентрации Са2+ в этом процессе (т. е. меньше ли 10-7 М) для снятия торможения активности НАД+-изоцитратдегидрогена-зы. Тем не менее высокая чувствительность фермента к низким концентрациям Са2+, независимость влияния Са2+ и АДФ на активность фермента, а также отсутствие чувствительности к указанным агентам НАДФ+-изоцитратдегидрогеназы— все эти факты свидетельствуют о том, что перечисленные свойства могут играть важную роль в процессах регуляции цикла трикарбоновых кислот.
