Биологические мембраны: структурная организация, функции, модификация физико-химическими агентами - Артюхов В.Г.
ISBN 5-7455-1162-1
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом, на современном уровне знаний Na+, К+-АТФаза представляется олигомером, в котором взаимодействие между протомерами выражено сильнее, чем между глобулами белка и его липидным окружением. Количество протомеров в таком комплексе определяется, по-видимому, той конформацией белка, которую ему диктует липидное микроокружение. Сами взаимодействия между протомерами контролируются липидами. Показано, что взаимодействия между протомерами фермента в процессе гидролиза АТР не остаются постоянными: доля крупных ассоци-атов АТФазы возрастает на стадии взаимодействия ее с ионами калия, а подвижность этих ассоциатов в мембране резко увеличивается при связывании АТР.
Особый интерес представляет проблема вовлечения Na+, К+-АТФазы в общие пути передачи сигнала в клетке, а также ее фосфорилирование протеинкиназами и взаимодействие с внутриклеточными белками (см. главу 2). Установлено, что а-субъединица фермента является мишенью для сАМР-зависимой про-теинкиназы (протеинкиназы А) и фосфолипидзависимой проте-инкиназы С и ионов кальция. Противоречивые данные (ингибирование, активация, отсутствие эффекта) о характере влияния
4. Заказ 3788
49
фосфорилирования Na+, К+-АТФазы протеинкиназой А связывают с зависимостью “ответной реакции” белка от его конформа-ционного состояния, изменяющегося в результате взаимодействия фермента с белками цитоскелета, в частности, актином. Однако более детальные исследования по этому вопросу пока отсутствуют.
1.2.5. Структура, функциональные и некоторые физикохимические свойства ацетилхолинэстеразы
Один из важнейших биохимических механизмов, лежащих в основе деятельности нервной системы, — это химический процесс, связанный с биосинтезом, выделением и распадом ацетил-холина. Скорость ферментативного гидролиза последнего играет ключевую роль в функционировании нервной системы. Изменения в кинетике ферментативного разрушения ацетилхолина приводят к серьезным нарушениям функций этой системы. Одна из областей фармакологии разрабатывает способы лечения заболеваний нервной системы путем применения лекарственных средств, влияющих на кинетические параметры гидролиза ацетилхолина холинэстеразами.
После обнаружения Дейлом в 1914 г. в крови фермента, катализирующего процесс расщепления ацетилхолина, было показано широкое распространение этого фермента в различных тканях животных. В 40-е гг. было высказано предположение о существовании двух основных типов ферментов, гидролизующих эфиры холина, — “истинных холинэстераз” и “псевдохолинэсте-раз”. Эти ферменты относятся к сериновым гидролазам и соответствуют двум группам биологических катализаторов: ацетил-холинэстеразе (ацетилгидролаза ацетилхолина, КФ 3.1.1.7) и хо-линэстеразе (ацилгидролаза ацилхолинов, КФ 3.1.1.8). Холин-эстеразы наряду с гидролизом ацетилхолина могут участвовать также в межклеточных взаимодействиях. С этим связана специфическая экспрессия холинэстераз в эмбриогенезе в определенных структурах до формирования холинэргических синапсов, а также обнаружение их в нехолинэргических тканях.
Ферментативное расщепление ацетилхолина представляет собой реакцию гидролиза, протекающую с образованием уксусной кислоты и холина:
(CH3)3N+CH2CH20C(0)CH3 + н20 (CH3)3N+CH2CH2OH + CHgCOOH
Основное назначение холинэстеразы нервной ткани — быстрый гидролиз выделяющегося ацетилхолина, без которого невозможна передача нервных импульсов. Обнаружено, что ферментативный гидролиз ацетилхолина может осуществляться не только нервной, но и другими тканями: присутствие холинэстеразы было выявлено в сыворотке и эритроцитах крови, в мышечной ткани, печени, поджелудочной железе. Считают, что холинэсте-раза эритроцитов играет важную роль в клеточной проницаемости. Холинэстераза крови и тканей рассматривается как своеобразный защитный (“аварийный”) фермент на случай значительных выходов в кровяное русло ацетилхолина при перевозбуждении нервной системы.
К ацетилхолинэстеразам относятся ферменты нервной ткани и эритроцитов, а к холинэстеразам — ферменты сыворотки крови, печени, поджелудочной железы и других органов. Ацетилхо-линэстераза катализирует гидролиз ацетилхолина и ацетил-р-метилхолина и не влияет на гидролиз бензоилхолина и бути-рилхолина. Холинэстераза катализирует гидролиз бутирилхоли-на, ацетилхолина, бензоилхолина и пропионилхолина, но не действует на ацетил-(3-метилхолин. Активность ацетилхолинэстеразы характеризуется отчетливым максимумом при концентрации ацетилхолина ~ 2-10"4 моль/л и тормозится при ее увеличении, в то время как на активность холинэстеразы не влияет избыток ацетилхолина. Оптимум pH-действия составляет для ацетилхолинэстеразы 7,5—8,0, а для холинэстеразы — 8,5 (рис. 12).
В каталитическом действии холинэстераз обоего типа принимает непосредственное участие гидроксильная группа одного из остатков серина, расположенного на активной поверхности фермента. Однако такой гидроксил должен быть специфически активирован, чтобы приобрести способность к участию в каталитическом действии. Эта активация может быть осуществлена путем взаимодействия с группировкой белковой молекулы, характеризующейся величиной рК 5,8—7,0. Предполагают, что такой группировкой является остаток гистидина. Доказано наличие в холинэстераз ах обоего типа анионной группировки, несущей единичный отрицательный заряд и взаимодействующей с катионной группировкой субстрата — ацетилхолина, а также катионсодержащих ингибиторов. В активном центре холинэстеразы вблизи серина находится остаток глутаминовой кислоты. Проведены расчеты электростатического потенциала и электрического
