Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
структуру микротрубочек, как D20, препятствуют ингибированию митоза при повышении давления (Marsland, 1970), и, напротив, такие агенты, как колхицин, которые ингибируют образование этих структур, усиливают действие давления. Таким образом,' имеются' веские доказательства в пользу того, что дезагрегация микротрубочек лежит в основе многих отрицательных реакций животных клеток в ответ на действие давления. Недавно было установлено, что микротрубочки весьма чувствительны к давлению in vivo и что регистрируемое изменение объема при их сборке равно 90—400 мл на моль тубулина (Salmon, 1975 а, Ь; Inoue et al., 1975). Однако имеются данные, что некоторые виды микротрубочек, в частности нейронные, устойчивы к действию давления (O’Connor et al., 1974). Аналогичные результаты были получены для микротрубочек веретена клеток грибов (Heath, 1975). Было также установлено, что изолированный митотический аппарат зигот морского ежа содержит чувствительные к давлению элементы, не относящиеся к микротрубочкам, которые обусловливают уменьшение двойного лучепреломления под действием давления (Forer, Zimmerman, 1976). Сравнительно устойчивы к давлению микротрубочки цеитромерных нитей клеток FleLa (Salmon et al., 1976). Надо полагать, что животные, обитающие в океане на большой глубине, содержат микротрубочкн, которые не подвергаются дезагрегации под действием давления.
Самое сильное изменение объема (около 500. мл • моль-2) в табл. 4.1 относится к диссоциации рибосомных субчастиц. Эта цифра относится к рибосомам неоплодотворенных яиц морского ежа (Infante, Baierlein, 1971), однако близкие результаты были получены для рибосом прокариот (van Diggelen et al., 1971, 1973). Шульц и др. (Schulz et al., 1976) установили, что изменение объема при диссоциации рибосом Е. coli равно —240 мл-моль-1. Этп авторы обнаружили, что действие давления носило обратимый характер даже после диссоциации при ~1500 атм и что наличие ионов Mg2+ в сильной степени увеличивало либо уменьшало чувствительность к давлению в зависимости от взятой концентрации. Некоторые трудности возникают при попытках установить взаимосвязь между поведением рибосом в ультрацеитрифуге, т. е. in vitro, и реакцией всего организма на давление in vivo. По данным ряда авторов синтез белка более чувствителен к давлению по сравнению с синтезом РНК или ДНК (Landau, 1966, 1970; Pollard, Weller, 1966; Albright, 1969; Zimmerman, 1971). Подробное исследование чувствительности отдельных стадий процесса белкового синтеза к давлению позволило недавно установить, что наиболее чувствительной из них является стадия аминоаци-лнрования тРНК (Iiardon, Albright, 1974) или связывания тРНК с полнеомами (Pope et al., 1975 b). Оказалось, что полисомы в целых клетках и в бесклеточных экстрактах стабильны, при дав-
лениях, которые полностью ингибируют синтез белка (Schwarz, Landau, 1972 а; Pope et al., 1975 a). Были получены гибридные рибосомы для систем, синтезирующих белок in vitro, из Pseudomonas и Е. coli (Pope et al., 1975 a; Smith et al., 1975). Синтез белка в случае Е. coli относительно чувствителен к давлению, в то время как в случае Pseudomonas он довольно устойчив к этому фактору. Оказалось, что устойчивость связана с рибосомной субчастицей 30 S, а не с субчастицей 50 S или растворимыми факторами.
Итак, создается впечатление, что чувствительность белкового синтеза к давлению не может быть непосредственно приписана чувствительности к давлению реакции диссоциации субчастиц. Не исключено, что в составе полисом рибосомы приобретают большую устойчивость. Возможно также, что неорганические ионы способны проявлять стабилизирующее действие и что комбинация ионов, применяемых для синтеза белка in vitro, защищает 70 S-рибосомы от диссоциации при повышении давления.
Расхождение между предсказываемыми или ожидаемыми реакциями организмов, исходя из известного поведения субклеточных фракций, и истинными реакциями интактных живых организмов в ответ на повышение давления наблюдается не только в случае синтеза белков. Гербер и Ногучи (Gerber, Noguchi,
1967) установили, что AV для образования жгутиковых нитей из мономеров флагеллина равно 157 мл на моль флагеллина. Следовательно, можно было бы ожидать, что при повышении давления произойдет дезагрегация нитей. Однако давление в 612 атм не приводило к дезагрегации жгутиков интактных бактерий, хотя давление. 100—200 атм ингибировало образование новых жгутиков (Meganathan, Marquis, 1973). По-видимому, in vivo какой-то фактор (или факторы) стабилизирует жгутики против диссоциирующего действия давления.
Несколько лет назад Пеииистон (Penniston, 1971) выдвинул интересное предположение, согласно которому с повышением давления стимулируется активность мономерных ферментов, насыщенных субстратом, но ингибируются ферменты, состоящие из нескольких субъединиц, так как они при этом действительно диссоциируют. Для подтверждения своей точки зрения Пениистон воспользовался данными, полученными с различными мономерными и 'мульти мерным и ферментами. Позднее Дикамелли и др. (Dicamelli et al., 1973) четко показали, что при повышении давления действительно происходит диссоциация триптофансиите-таз из Е. coli и Salmonella typhimurium, причем образующиеся субъединицы можно разделить в гравитационном поле с помощью ультрацентрифуги. Как показали дальнейшие исследования с другими ферментами, гипотеза Пеинистона применима далеко не ко всем ферментам. В сущности, следовало бы ожидать, что
