Рассказы о биоэнергетике - Скулачев В.
Скачать (прямая ссылка):
На следующем этапе происходит обратная изомеризация ретиналя, и альдимин вновь оказывается в конце входного пути, но уже в своей депротонированной форме. Из цитоплазмы по входному пути подтягивается ион Н+ и протонирует альдимин. Цикл завершается.
В рамках этой схемы фаза I фотоэлектрического эффекта есть не что иное, как перемещение протонирован-ного альдимина при изомеризации ретиналя под дей- -(ствием- света. Фаза II — перенос протона от альдимина .Наружу по выходному пути. Фаза III — перенос прото-ha из цитоплазмы к альдимину.
Что требуется для проверки такой гипотезы?
Точное знание, во-первых, местоположения альдими-на в темноте и на свету и» во-вторых, устройства входного и выходного путей. Задача это, конечно, сложнейшая, но не безнадежная. Можно даже сказать, что с расшифровкой аминокислотной последовательности и пространственной структуры бактериородопсина наметилась реальная перспектива ее решения. Лишь взяв этот барьер, мы сможем наконец составить чертеж простейшего биологического генератора — бактериородопсина.
родопсин и зрение Лаборатория погружена во
мрак. Лишь в двух углах большого помещения,, заставленного стеллажами с приборами, слабо лучатся красным светом фонари, которые привычнее было бы видеть в комнате фотографа. Привыкнув к темноте, начинаешь различать лица людей, освещаемые зеленоватым мерцающим светом, что струится с экранов осциллографов и дисплеев ЭВМ. Идет опыт на зрительном родопсине;
Да, мы должны были когда-нибудь прийти к этой проблеме. Ведь если столько сил отдано' бактериородоп-. сину, то велик соблазн применить ту же аппаратуру к его животному собрату, тем более что с ним связана одна из самых старых и удивительных загадок физиологии.
Животный родопсин был открыт на сто лет раньше бактериального. И тем не менее по сей день мы многого не знаем о его функции. Так не стоит ли сравнить два родопсина, благо функция бактериального белка твердо установлена?
Но что может быть общего у генератора протонного тока в мембране галофильных бактерий н зрительного пурпура в сетчатке глаза?
Два родопсина разделяет дистанция огромного размера. И тем не менее, оказывается, они очень похожи! Вот основные черты этого сходства. Оба белка имеют дело со светом, оба поглощают этот свет ретиналем, привязанным к белку через альдимин. Этот альдимин в обоих случаях протонирован в темноте и депротонирует-ся под действием светового кванта, вызывающего изомеризацию ретиналя. В довершение всего оба — мембранные белки, упакованные таким образом, что два конца полипептидной цепи торчат по разные стороны мембра-
Hii. Полипептидаые цепи и того и другого родопсинов содержат большое количество спирализованных участков.
Получается, что животный и бактериальный родопсины прямо-таки близнецы! Как же это увязать с тем, что первый участвует в зрении животных, а другой в энергообеспечении бактерий? Конечно, бывает так, что близнецы выбирают себе разные профессии, Однако зто может произойти лишь под давлением чрезвычайных обстоятельств жизни, как утверждают специалисты из центра по исследованию близнецов в Миннесоте. Обычно же близнецы посвящают себя сходным сферам деятельности.
Так, может быть, зрительный родопсин — фотоэлектрический генератор наподобие бактериородопсина?
На первый взгляд такая мысль может показаться странной по одной простой причине: зрительный родопсин, поглотив квант, срабатывает только один раз. В отличие от бактериального родопсина он необратимо обесцвечивается под действием света, теряя остаток ретиналя, который выделяется в воду. Регенерация окрашенного родопсина занимает минуты и потому не может идти ни в какое сравнение с бактериородопсиновым циклом, измеряемым миллисекундами. Ясно, что животный родопсин в противоположность бактериальному не в состоянии генерировать устойчивый ток.
И все же какая-то фотоэлектрическая активность присуща и зрительному родопсину. Еще в 1$64 году К Браун и М. Мураками описали очень быстрый двухфазный сдвиг разности потенциалов на мембране фоторецепторной клетки сетчатки при включении света. Первая фаза возникала за время короче микросекунды и. могла быть связана только с самым первым участником фоторецепторной системы, то есть с родопсином. Вторая фаза развивалась в миллисекундной шкале. Она была направлена противоположно первой фазе. Физиологи не ‘придали большого значения эффекту (он был назван ранним рецепторным потенциалом, сокращенно РРП) вследствие его малой амплитуды: даже при мощном освещении величин а . потенциал а не превышала двух-трех милливольт.
Интерес к РРП возник вновь, когда было доказано, что функция бактериородопсина состоит в генерации по--тенциала и тока. В 1977 году М. Монтал сообщил о фо-
тоэффекте при облучении тефлоновой пленки, покрытой животным родопсином. Величина потенциала по-прежнему была невелика.
Одновременно и независимо М. Островский и его коллеги из Института химической физики в Москве попытались применить к животному родопсину наш метод, использованный для регистрации электрического фотоответа бактериородопсина. Пористый фильтр пропитывали раствором фосфолипидов, затем, с одной стороны, добавляли фоторецепторные диски — плоские мембранные пузырьки, которыми заполнены клетки палочек сетчатки. Именно в мембране дисков сосредоточена большая часть фонда родопсина палочек. В присутствии ионов кальция диски подклеивались к фильтру, после чего включался свет.
