Биохимия мембран. Кинетика мембранных транспортных ферментов. Том 5 - Кометиани З.П.
ISBN 5-06001355-3
Скачать (прямая ссылка):
выступать в роли активаторов ([Na+]in и [K+]out и ингибиторов (торможение
продуктом - [Na+Jou/ и[/С+]1П) этой системы в целом. Ясно, что фермент
должен иметь транспортные участки, обладающие высоким сродством и
селективностью с одной стороны мембраны и высоким коэффициентом
диссоциации- с противоположной стороны. Это положение о транспортных
участках независимо от физического механизма транслокации не исключает
возможности существования дополнительных, не транспортных участков
связывания Na+ и К+, где они могут играть роль обычных модификаторов
фермента.
Исследования потоков ионов в "тенях" эритроцитов, проведенные рядом
авторов (I. Glynn, S. Karlish, 1975; J. Robinson, M. Flashner, 1979),
показали, что стехиометрия переноса Na+:K+= =3:2. К этим работам следует
добавить исследования активных потоков Na+:K+ в ганглиях улиток (J.
Lambert et al., 1974; R. Thomas, 1969), омара (D. Livengod, 1983) и в
аксонах кальмара (A. Hobbs, 1982; L. Mullins, I. Brinley, 1969), где
также было показано, что в условиях, близких к физиологическим,
соотношение Na+: К+=3:2.
Следовательно, Na, К-АТФазная система обязательно должна иметь
транспортные участки следующих четырех типов: с внутренней стороны - три
активируемых натрием лг,-участка и два у,-участ-ка калиевого
ингибирования; с внешней стороны - два активируемых калием у0-участка и
три ингибируемых натрием х0-участка. Так как Na, К-АТФаза может
осуществлять Na/Na- и К/К-обмен, связывание катионов с транспортными
участками должно иметь обратимый характер.
Большинство авторов считают, что Xt-участки не взаимодействуют друг с
другом н являются идентичными (J. Robinson, М. Flashner, 1979). Их Kd для
Na+ составляет порядка 0,2-1,4 мМ; х0-
84
участки имеют Kd для Na+ порядка 30 мМ. Предполагают, что t/o-участки
обладают различным сродством к ионам калия ~1-100 мкМ и /Cd~0,2-0,4 мМ).
В случае ^-участков /СадляК4* составляет величину порядка 10 мМ и выше.
Однако все эти величины нужно считать условными, так как неизвестен
механизм торможения внутриклеточными ионами К+ и внеклеточными ионами Na+
Уменьшение активности может быть вызвано не только образованием продуктов
[\Na+]OUf и [K+]in, но и "тупиковыми" ответвлениями в результате
образования комплексов [.E-NaoHr] и [Kin].
Определение количества ионных участков посредством прямого измерения
связывания Na+ и К+ также не дает однозначного ответа. Показано, что на
один участок связывания фосфата, уабаина и ванадата (или на одну а-
субъединицу) Na, К-АТФаза содержит три Na+-ueHTpa (К. Kaniike et al.,
1976; Н. Matsui, Н. Homareda, 1982); два, три или четыре К-центра (L.
Cantley et al., 1978; I. Glynn, D. Richard, 1982; D. Hastings, J. Skou,
1980), а также пять участков для Na++K+ (М. Yamaguchi, Y. Tonomura,
1979). Такое разнообразие результатов можно объяснить нелинейностью
графика Скэтчарда и высоким фоном неспецифического связывания катионов.
Иенсен и сотрудники посредством связывания АДФ определили, что каждая
функциональная единица (димер) Naf К-АТФазы содержит до пяти идентичных,
не взаимодействующих Na- и К-участков (J. Jensen et al., 1984).
При исследовании зависимости i>=/(Na+, К+) необходимо учесть
существование нескольких экспериментальных фактов, требующих особого
внимания.
1. При стабилизации Z?i-Na- или ?г*К-форм фермента ионы Na+ и К+
конкурируют между собой (S. Karlisk, 1980).
2. Для фосфорилирования обязательно связывание, по крайней мере, одного
иона натрия (/(0,5=8 мМ), тогда как в Na, К-АТФазной реакции участвует
два (Ко,б=0,2 и /Со,5 = 8 мМ) иона Na+ (S. Mardh, R. Post, 1977).
3. Отсутствие ионов Na+ во внешней среде резко меняет коэффициент
сопряжения потоков, и стехиометрия становится равной 2:1 (D. Livengood,
1983).
4. Форма кривых, отображающих активацию ионных потоков натрием и калием в
фосфолипидных везикулах с реконструированной Na, К-АТФазой, зависит от
природы катионов, находящихся на противоположной стороне мембраны (S.
Karlish, Е. Кешрпег, 1984). Наблюдается трансмембранное действие
эффектора, который не участвует непосредственно в транспорте.
Следовательно, можно допустить существование нетранспортного,
регуляторного участка.
5. Внутриклеточный К+ стимулирует Na/Na-обмен (R. Garay, R. Garrahan,
1973; A. Knight, L. Welt, 1974; J. Sachs, 1974).
6. При высоких концентрациях [Na+] стимулирует Na, К-АТФазную активность,
действуя с внешней стороны мембраны (P. Drapeau, R. Blostein, 1980; I.
Glynn, S. Karlish, 1976; J. Нага, M. Nakao, 1981). Так как участие лг0-
участка исключается, нужно
85
допустить или существование регуляторного участка, или возможность
действия Na+ через один из */0-участков, исходно предназначенных для
транспорта К+.
Таким образом, можно заключить, что молекулярный механизм регуляции Na,
К-АТФазной активности ионами Na+ и К+ до конца не расшифрован. Для
окончательного решения проблемы необходимо уточнение ко шчества и
функционального назначения различных участков связывания ионов Na+ и К+,
