Трансформированная клетка - Эш Б.Б.
Скачать (прямая ссылка):
11.8.2.3. Внутриклеточное pH
Большая часть данных указывает на то, что протоны эффективно конкурируют с дивалентными катионами за места связывания, и наоборот. Только в некоторых системах было обнаружено, что на связывание Mg2+ влияет pH. Хорошо известно, что аффинность АТФ к магнию понижается в кислом диапазоне pH (Rosing, Slater, 1972; Rubin, 1975). Константа диссоциации Арсеназо III для Mg2+ также повышается при кислом pH (Russel, Martonosi, 1978; Ogan, Simons, 1978). Подобно этому связывание Са2+ с тропонином С мышцы кролика (белок КЗР) определяется изменениями pH в физиологическом диапазоне (Robertson et al., 1978). Дивалентные катионы также оказывают влияние на pH-зависимые процессы, такие, как сборка субъединиц глютаматдегидрогеназы (LeJohn et al., 1969).
Prusch, Hannafin (1979) обнаружили, что понижение внутриклеточного pH в Amoeba proteus повышает количество Са2+, обмениваемого в пределах клетки. Подобный феномен наблюдался также в мышце усоногого рака после инъекции экворина (Ashley, Lea, 1978) и мышце лягушки (Shlevin, 1979). Противоположное исследование было проведено Meech, Thomas (1977) с использованием нейронов улитки. Они обнаружили, что инъекция небольшого количества СаС12 в клетки немедленно повышает Ет на 10—20 мВ, снижает внутриклеточное pH на 0,04—0,15 единицы и не влияет на внутриклеточную концентрацию ионов Na+. Как Ет, так и pHj восстанавливаются экспоненциально, но с различными временными константами. Медленное инъецирование СаС1 снижает внутриклеточное pH и не влияет на Ет. Кроме того, присутствие НСОз* в омывающем растворе уменьшает влияние Са2+ на внутриклеточное pH, по-видимому, путем повышения внутриклеточной буферной способности. Инъекция
343
MgCla не влияет ни на Ет, ни на внутриклеточное pH. Описанные исследования предполагают, что ионы Са2+ и Н+ конкурируют за места связывания в клетке или же они принимают участие в обмене Н+/Са2+ через митохондриальную мембрану (Reynafarje, Lehnin-ger, 1974).
Протоны также способны конкурировать с Са2+ и Mg2+ за связывающие места на клеточной поверхности, как показано в результате применения промывочных методик Sanui (Sanui, 1970; Sanui, Расе, 1972; Sanui, Rubin, 1979). Этот автор обнаружил, что катионы, связанные с мембраной, могут быть селективно отмыты от клеток, причем эффективность методики зависит от pH промывающего раствора. При использовании более кислых сред катионы отмываются быстро и полностью, в то время как нейтральные растворы совсем не эффективны. Влияние pH на связывание катионов с мембраной и текучесть мембраны, однако, изучено недостаточно. Единственный фосфолипид, титрующийся в физиологическом диапазоне значений pH,— фосфа-тидная кислота (van Dijk et al., 1978). Однако физиологическое pH может быть не связано с рК фосфолипидов in situ, поскольку pH возле заряженных поверхностей значительно отличается от pH в среде. Эффект pH на мембраны, не зависящий от дивалентных катионов, наблюдался в мионевральном соединении лягушки (Landay, Nach-sen, 1975). Уменьшение pH от 7,4 до 6,0 повышает частоту минимального пластиночного потенциала при факторе 2,5, и этот эффект не зависит от присутствия Са2+ или Mg2_K При низком pH также снижается количество квантов, выделяющихся на потенциал действия, однако этот эффект обратим при добавлении избытка Mg2+. Возможным объяснением этих наблюдений является то, что протоны титруют мембранные сайты и влияют на способность нейронов реагировать на спонтанные или индуцированные стимулы. При низком pH также повышается связывающая способность саркоплазматического рети-кулума для Са2+ (Nakamaru, Schwartz, 1970), которая, по-видимому, включает как ферментный (секвестрация), так и связанный с проницаемостью мембран (выделение) pH-зависимые компоненты (Dunnett, Navler, 1978).
11.8.3. Внутриклеточное pH и циклические нуклеотиды
Несомненно участие цАМФ и цГМФ как вторичных посредников в координированной реакции в ответ на стимуляцию клеточного роста. Вследствие большого числа данных и сложности этой проблемы мы не будем пытаться сделать обзор сведений об участии циклических нуклеотидов в контроле роста клеток. Вместо этого мы отошлем читателя к другим, более исчерпывающим обзорам о роли циклических нуклеотидов в контроле клеточного роста (Pastan et al.,
1975), корреляции цАМФ и трансформации фибробластов (Pastan, Johnson, 1974), гипотезе «Yin-Yang» — координированное действие цАМФ и цГМФ в регуляции клеточного роста (Goldberg et al., 1974) и о взаимоотношении ионов Са2+ и циклических нуклеотидов в контроле роста (Rasmussen, Goodman, 1977). Современные взгляды
344
на роль циклических нуклеотидов в трансформации представлены в гл. 7.
В недавно проведенных опытах Bittar и Sharp обнаружили, что высокие концентрации цГМФ стимулировали поступление Na+ в мышечные клетки усоногих раков, и на эту реакцию влияли изменения внутриклеточного pH. При микроинъекции цАМФ наблюдается идентичный эффект (Bittar et al., 1976), в связи с чем была предложена гипотеза о влиянии цГМФ на поступление Na+ посредством его взаимодействия с цАМФ-зависимой протеинкиназой (Kuo et al., 1971). Тем не менее инъекция любого нуклеотида в волокна немедленно стимулирует поступление Na+, не чувствительное к оубаину (Bittar et al., 1974). На интенсивность ответа не влияют изменения наружной концентрации Na+, К+ или Мg2+, однако она изменяется в зависимости от наружной концентрации Са2+ и внутри- и внеклеточного pH. При изменении концентрации наружного Са2+ от О до 15 мМ поступление Na+ изменяется линейно от 30 до 200 % и совершенно не зависит от изменений внутриклеточного содержания ионов Са2+. Если наружное pH, поддерживаемое буфером HEPES, понижать с 7,2 до 5,8, наблюдается 10-кратиое увеличение поступления Na+, при изменениях же pH в щелочном диапазоне — свыше
