Трансформированная клетка - Эш Б.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Результаты таких экспериментов позволяют предполагать, что некоторые, но не все, мембранные белки обладают высокой подвижностью и подвергаются как горизонтальному, так и вращательному перемещению в бислое. Однако прямых доказательств диффузии белков в пределах бислоя еще не получено.
8.L4.3. Jlunud-белковые взаимодействия
Текучесть бислоя влияет на активность многих мембран-свя-занных ферментов и транспорт белков (Raison, 1973; Kimelberg,
1977). Ее изменения могут быть вызваны экспериментально с помощью различной температуры или модификации липидного состава естественных мембран или липид-зависимых ферментов. Резкие изменения энергии активации фермента и транспортных реакций (определенные по наклонам графиков Аррениуса) часто совпадали с температурой фазовых переходов липидов мембран. Они появлялись при таких значениях температуры, которые вызывают горизонтальное фазовое разделение мембранных липидов (Fox, 1975). Вероятно, ответ мемб-
78
ранных белков на текучесть липидов непосредственно отражает зависимость липидов от конформации белка или изменения поверхностных свойств бислоя, которые, в свою очередь, влияют на такие свойства мембранных белков, как гидратация, ионизация, концентрация двухвалентных ионов и поверхностный потенциал.
Исследование активности ферментов одних и тех же мембран в зависимости от изменения температуры показало, что не все белки были в идентичном липидном окружении; обнаружено, что разрывы на графиках Аррениуса наступали при разных значениях температуры для различных ферментов одних и тех же мембранных систем (Kimelberg, 1977). Селективность упорядоченности липидов вблизи интегральных мембранных белков рассматривается как возможный механизм изоляции белков в уникальном липидном окружении. Вы-двинуты предположения, что интегральные мембранные белки окружены иммобилизированной липидной оболочкой, чья структура и химический состав необходимы для поддержания активности мембранных белков (Jost et al., 1973; Hesketh et al,, 1976; Houslay et al., 1976; Metcalfe, Warren, 1977). В настоящее время понятие «связанные липиды» является очень спорным и не установленным фактом (Chapman et al., 1979). Эти предположения возникли на основании результатов нескольких разнотипных экспериментов, которые вкратце суммированы ниже.
Когда интегральные белки экстрагировались из их липидного окружения, ферментативная активность часто исчезала или значительно уменьшалась. Чтобы полностью восстановить ферментативную активность, необходимо добавить минимальное количество липидов. Для некоторых ферментов требуются специфические липиды (Cunningham, Hager, 1971; Fourcans, Jain, 1974; Gazzotti et al., 1975; Ernster et al., 1977; Nicolson et al., 1977; Agnew, Raftery, 1979).
Интегральные белки могут изменять состояние структурной организации липидов в бислое, увеличивая упорядоченность их жирнокислотных остатков или уменьшая ее, что сопровождается повышением или понижением значений (Wallach et al., 1979). Встраивание белков в модельный липидный бислой снижает кооперативность липидных фазовых переходов, что приписывается упорядоченности липидных молекул, прилегающих к белкам, которые предохраняют их от участия в кооперативном плавлении части липидов в бислое (Ра-pahadjopoulos et al., 1975). На основании исследований лазерной раммановской спектроскопии Wallach и соавт. (1979), предположили, что интегральные белки окружены связанным с ними липидным градиентом, в котором текучесть липидных цепей увеличивается по мере удаления от периметра молекулы белка. Свойства связанных липидов интенсивно изучались на липид-зависимых ферментах. Получены противоречивые результаты, зависящие от конкретных методов, которые использовались для исследования показателей текучести липидного окружения мембраносвязанных ферментов (Chapman et al., 1979). Например, спектральные характеристики ЭПР спин-меченьтх жирных кислот, включенных в смесь цитохромоксида-за — лецитин, показали, что связанные липиды более высокоупоря-
79
доченны, чем чистый лецитин, потому что в результате связывания последнего с ферментом повышается температура его фазового перехода (Jost et al., 1973; Chapman et al., 1979), сопутствующая состоянию липидов в фазе геля. Однако спектры дейтериевого ядерного магнитного резонанса показали, что метиловые группы лецитина менее упорядочены в связанных липидах, о чем говорит наличие как повышенного, так и пониженного значения Т2 для лецитина (Chapman et al., 1979; Kang et al., 1979).
Неоднозначные результаты получены при изучении Са2+-АТФа-вы саркоплазматического ретикулума. Hesketh и соавт. (1976) представили доказательства существования липидных «колец», состоящих из 30 фосфолипидных молекул, приходящихся на молекулу фермента. Кольцевые липиды изменяются по сравнению с липидами бислоя приблизительно в 5000 раз медленнее, чем ожидалось на основании данных свободного горизонтального перемещения липидов (Metcalfe, Warren, 1977). Более того, требуется минимум 30 молекул фосфолипидов на молекулу АТФазы для максимального восстановления АТФазной активности. То, что кольцевые липиды обладают отличающимися от липидов бислоя показателями текучести, доказывается данными спектров спин-зондов, которые получены при изучении различных соотношений липид/белок и из данных, свидетельствующих о сохранении активности АТФазы при значениях температуры ниже значений температуры фазового перехода для липидов бислоя (Hesketh et al., 1976; Metcalfe, Warren, 1977). В противоположность этим результатам данные по исследованию этих же систем с помощью 2Н-ЯМР не обнаруживают иммобилизацию липидов при значениях температуры выше значения Tj для липидов бислоя (Chapman et al., 1979).
