Биохимия мембран. Рецепторы клеточных мембран. Том 4 - Кульберг А.Я.
Скачать (прямая ссылка):
этого процесса в присутствии избытка глюкозы.
Применение иммобилизованных лигандов позволяет получать транспортные
белки в очищенном виде и исследовать их с помощью физико-химических и
иммунохимических методов. Так, В. Аллард с соавторами (1985) получил
моноклональные анти-
38
тела к транспортеру глюкозы и показал, что молекулярная масса этого
белка, содержащегося в мембранах эритроцитов человека, составляет около
55000. Эта величина близка к величине молекулярной массы транспортера
глюкозы, выделенного Й. Ока и М. Чехом (1984) из мембран адипоцитов крысы
(46000).
С помощью моноклональных антител установлено, что транспортер глюкозы
имеет идентичное строение в различных клетках особей одного и того же
биологического вида. Вместе с тем идентичные по функции транспортные
белки у особей различных видов отличаются по своему строению. Так,
антитела против транспортера глюкозы из клеток человека не реагировали с
аналогичным транспортером из клеток жвачных животных и птиц.
Несмотря на отмеченные различия, транспортные белки вне зависимости от
своей специфичности имеют, по-видимому, общие принципы структурной
организации. В частности, различающиеся по специфичности транспортеры
обладают сходными молекулярными массами. Так, различные транспортеры
глюкозы имеют молекулярную массу порядка 45 000-55000 (см. выше), а
транспортер нуклеозидов характеризуется молекулярной массой 45000-66 000
(J. D. Young et al., 1984).
При сравнении сродства транспортных белков к структурным аналогам
метаболитов можно заключить, что некоторые из них имеют высокую
специфичность связывания лигандов. Например, константа связывания
транспортера нуклеозидов с нитрофенил-тиоинозином (обратимо ингибирует
транспорт нуклеозидов в клетку) составляет, порядка 10-9-10~10 М.
Связыванию этого лиганда с транспортером препятствует
нитрофенилтиогуанозин, а аденозин оказывает на связывание
нитрофенилтиоинозина выраженное ингибирующее влияние. Из этих данных
следует, что упомянутый транспортный белок обладает весьма широким
спектром специфичностей при высокой степени сродства к различным по
строению лигандам. Можно допустить, что активный центр транспортера
содержит несколько участков для связывания каждого из распознаваемых им
лигандов. Тем самым он может быть уподоблен активному центру антитела,
имеющему несколько не-перекрывающихся (или частично перекрывающихся)
участков для различных по строению антигенных детерминант (A. Nisonoff et
al., 1975; А. Я. Кульберг, 1985). Действительно, если участки частично
перекрываются между собой, то всего один конкурирующий за общую
"площадку" ингибитор способен препятствовать связыванию, по меньшей мере,
двух различающихся по структуре лигандов.
В пользу высказанного выше предположения свидетельствуют данные,
полученные при изучении транспортных белков для аминокислот. Установлено,
что транспорт 14 природных нейтральных аминокислот в клетки китайского
хомячка подавляют всего два ингибитора: 2-метиламиноизомасляная кислота и
2-ами-нобицикло-[2,2,1]-гептан-2-карбоновая кислота. Существованием
перекрывающихся участков в активных центрах транспортных
39
белков для аминокислот можно объяснить, в частности, тот факт, что
перенос в клетку метионина, лейцина и цистеина блокируют оба
использованных ингибитора, причем степень ингибирования для каждой
аминокислоты неодинакова (Al. A. Shotwell et al., 1983, 1984). В свете
изложенного видно, что анализ лигандсвя-зывающих свойств транспортных
белков открывает новые возможности для понимания общих принципов
распознавания лигандов рецепторными и другими белками.
Транспортные белки и клеточные рецепторы функционально связаны между
собой. Такая связь убедительно прослежена для транспортера глюкозы, чему
способствовал уже сравнительно давно установленный факт стимулирующего
действия инсулина на перенос глюкозы в клетку. Анализ этого явления
привел к предположению, что под влиянием инсулина возрастает содержание
молекул транспортера в цитоплазматической мембране, причем в форме,
доступной для связывания глюкозы. Так как эффект достигается в течение
нескольких минут после добавления инсулина к клеткам-мишеням и зависим от
АТФ (Т. Копо et al., 1977), можно было связать его прежде всего с
транслокацией транспортера, а не с какими-либо биосинтетическими
процессами.
Проверка гипотезы была основана на определении содержания транспортера
глюкозы в клеточной мембране. О содержании транспортера судили по
связыванию им цитохалазина В. Оказалось, что инсулин действительно
увеличивает содержание функционально активных транспортеров глюкозы в
клеточной мембране (L. J. Wardzala et al., 1978). Этот процесс обусловлен
быстрым и обратимым переходом транспортера из микросомаль-ной мембранной
фракции низкой плотности в цитоплазматическую мембрану (S. Cushman et
al., 1981; Т. Копо et al., 1981-
1984). При оптимальной для стимуляции транспорта глюкозы концентрации
инсулина содержание транспортера в мембранах адипоцитов возрастает
