Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
24 г
активности. На этом этапе исследований вопрос о физиологическом характере действия Са2+ на 6-1кииазу оставался спорным. Сомнения усилились, когда стало очевидным, что необходимый для активации бел--ковый фактор (так называемый «фактор, активирующий киназу», — kinase activating factor, KAF) — это скорее всего внутриклеточный протеоли-тичесжий фермент, активный только в присутствии ионов Са2+. (Действие 10_3 М Са2+ in vitro было, вероятно, сходно с действием трипсина, см. стр. 193.)
Если действие Са2+ было н е физ ио л о г и ч век им, то оставалось неизвестным, какой фактор ответствен за .повышение активности Ь-киназы при электрической стимуляции мышцы. Этот вопрос разрешили Эбаси и сотр. i[42]. Они установили, что киназу фосфорилазы Ь активируют ионы кальция . в концентрации 10-7— 10-6 М. Для того чтобы показать это, необходимо было предварительно удалить из системы все следы Са2+. Во всех предшествующих эюслеримен-
80 160 240
Время, о
Рис. 49. Снятие ионами Са2+ ингибирующего действия саркоплазматической сети на активность киназы фосфорилазы Ь [43].
Первоначальная реакционная смесь содержала следующие компоненты: фос-орилазу Ь — 100 000 ед. Кори иа 1 мл, ТФ — 1,4 мМ; ацетат магния — 4,6 мМ; грыс-буфер — 20 мМ; глицерофосфат 30 мМ. Смесь нагревали до 30 °С и реакцию запускали добавлением 2,0 мкг/мл неактивированной киназы фосфорилазы Ь. Реакцию проводили при pH 7,6; в различное время брали пробы для определения активности фосфорилазы си Спустя 70 с после начала реакции добавляли свежевыделенную саркоплазматическую сеть (СС) до конечной концентрации 2,7 мг белка на 1 мл* А — контроль без добавления саркоплазматической сети. Б — влияние сар-коллазматической сети на киназу фос-форнлазы b до и после добавления 5-10—1 М Са*+; в кривую Б внесена поправка на основании контрольного опыта без добавления киназы.
тах кальция (было, вероятно, достаточно для полной активации фермента, и поэтому никакой дальнейшей активации нельзя было (обнаружить до тех пор, пока концентрация Са2+ не достигала 10~3 М, что приводило к протеолитической активации. Использование 'буферной системы Са2+ — ЭГТА позволило тщательно контролировать концентрацию добавляемого кальция в диапазоне 10~8—10~~5 М. Влияние повышения
этой 'Концентрации показано на рис. 49. Активация, вызываемая 'низкими 'концентрациями Са2+ (в отличие от действия, наблюдаемого при концентрации Са2+ 10~3 М), обратима и не требует какого-либо добавочного белкового фактора. Ранние результаты Эбаси и его сотрудников подтвердили и дополнили Кребс и сотр. [43], показавшие, что низкие 'концентрации Са2+ стимулируют как активную, так и неактивную киназу фосфорилазы Ъ. Таким образом, есть веские основания полагать, что обнаруженное in vitro действие 10-7—10_6М Са2+на этот фермент имеет реальное физиологическое значение.
5. ВЫВОДЫ
Регуляция активности фосфорилазы в мышце осуществляется с помощью трех главных механизмов — метаболического, гормонального и нервного.
а) Метаболический контроль
Активность фосфорилазы b может регулироваться изменениями в концентрациях АТФ, АМФ, Фн или глюкозо-6-фосфа-та. Это следует рассматривать как примитивный регуляторный механизм: факторы, повышающие использование энергии мышцей (например, сокращение), повышают активность фосфорилазы параллельно изменению активности фосфофруктокиназы, что ведет к одновременной стимуляции гликогенолиза и гликолиза. Таким образом, этот механизм не зависит от гормонального или нервного контроля.
б) Гормональный контроль
Активность фосфорилазы в мышце регулируется адреналином, под действием которого мобилизуются резервы углеводов для предстоящей мышечной работы (например, для бегства от врага). Адреналин активирует аденилатциклазу, что приводит к повышению концентрации циклического АМФ и активации протеинкиназы. Активная протеинкиназа катализирует фосфорилирование неактивной киназы фосфорилазы
Ь, превращая ее в активную киназу, которая в свою очередь фосфорилирует фосфорилазу Ъ и превращает ее в фосфорила-зу а; в результате усиливается гликогенолиз. Таким образом, в течение короткого времени регуляция фосфорилазы осуществляется в обход первичного механизма и гликоген расщепляется, несмотря на высокую концентрацию АТФ и глю-козо-6-фосфата.
в) Нервный контроль
Достигнув мышцы, нервный импульс возбуждает в ней потенциал действия, который распространяется по плазматической мембране и проникает внутрь мышцы по Т-системе. В результате саркоплазматическая сеть получает (каким-то еще не известным способом) сигнал, вызывающий высвобождение ионов Са2+, которые одновременно активируют и АТФазную систему миофибрилл (что приводит к сокращению), и киназу фосфорилазы Ь. Таким образом, в обход системы циклический АМФ — протеинкиназа ионы Са2+ непосредственно стимули-- руют как неактивную b-киназу, так и активную fe-киназу (которая могла уже образоваться под действием адреналина). Это ведет к превращению фосфорилазы b в фосфорилазу а и, следовательно, к стимуляции гликогенолиза.
