Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
(ацетил-КоА) выявит регуляторный фермент в соответствии с определением, данным в гл. 1 (разд. В.2). Следует подчеркнуть, что в этом определении под субстратом подразумевается ацетил-КоА, и поэтому возможным регулятором следует считать другой для этого фермента субстрат — оксалоацетат.
а) Теория регуляции цитрат-сит азы доступностью оксалоацетата
Цитрат-синтаза
Ацетил-КоА -f Оксалоацетат --------Цитрат -f- КоА.
Важная роль оксалоацетата в клеточном дыхании была известна еще до открытия ЦТК. Еще в 1937 г. было сделано предположение, что накопление кетоновых тел при диабете может быть связано с недостатком оксалоацетата [13]. Не составило труда показать, что при отсутствии в инкубационной среде оксалоацетата в гомогенатах печени или в суспензии митохондрий, выделенных из печени, образуются кетоновые тела. Однако ни у больных диабетом, ни у крыс с аллоксановым диабетом введение оксалоацетата или его предшественников (например, аспартата) не приводит к устранению кетоза. Интерес к роли оксалоацетата в регуляции образования кетоновых тел возродили исследования Виланда и сотр. [33], которые провели точные измерения содержания оксалоацетата в замороженных образцах печени. Было обнаружено, что концентрация оксалоацетата понижена в печени крыс с аллоксановым диабетом, голодавших крыс, а также крыс, содержавшихся на обогащенном жирами рационе (табл. 49). Более того, концентрация оксалоацетата в митохондриях оказалась ниже Км цитрат-синтазы (т. е. он мог бы являться регулятором этого фермента). Эти результаты Виланда и сотр. получили всеобщее признание, хотя попытка объяснить снижение концентрации оксалоацетата изменением соотношения окисленных и восстановленных форм пири-диннуклеотидов подверглась критике.
1. Регуляция концентрации оксалоацетата изменениями окислительно-восстановительного состояния. При кетозе содержание оксалоацетата в печени снижается, а малата, равновесие которого с оксалоацетатом поддерживается малат-дегидрогеназной реакцией, повышается (табл. 49). Аналогичные изменения характерны и для других сопряженных окис-лительно-восстановительных систем (таких, как пируват/лак-тат, диоксацетонфосфат/глицерофосфат):
Малат -f НАД+ <—>¦ Оксалоацетат + НАД-Н;
Лактат -J- НАД+-^==& Пируват + НАД-Н;
Глицерофосфат -j- НАД+ > Диоксиацетонфосфат + НАД-Н.
Таблица 49
Содержание малата и оксалоацетата в печени коров н крыс в контроле и при кетозе [33, 40]
Животное Условия Содержание в печени,
мкмодь/г сырого веса печени
малат оксалоацетат
Крыса Контроль 294 . 5,9
Аллоксаиовый диабет 444 2,2
Скармливание жира 555 0,47
Крыса Контроль 1238 15,2
Аитисыворотка против инсулина 1690 11,2
Корова Отсутствие лактации 510 2,25
Нормальная лактация 530 1,95
При кетозе 530 0,65
Если эти ферменты имеют доступ к одному и тому же пулу пиридиннуклеотидов в йлетке, изменение отношения концентраций НАД+/НАД-Н должно в одинаковой степени отразиться на всех трех окислительно-восстановительных парах. Увеличение скорости окисления жирных кислот в печени приводит к более высокому уровню восстановленности этих сопряженных окислительно-восстановительных систем,, т. е., следовательно, к снижению величины отношения НАД+УНАД-Н. Виланд и сотр. предположили, что уменьшение концентрации оксалоацетата в печени животных при кетозе обусловлено этим изменением окислительно-восстановительного равновесия.
Лактат- и глицерофосфатдегидрогеназы в клетках печени локализуются исключительно в цитоплазме, а малатдегидро-геназа содержится как в цитоплазме, так и в митохондриях. Поэтому. вполне вероятно, что изменения окислительно-вос-становительного равновесия происходят только в цитоплазме. Поскольку цитрат-синтаза содержится в митохондриях,''для регуляции ее активности существенны изменения содержания оксалоацетата именно в этих органеллах. Внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для оксалоацетата, и поэтому близкие к равновесию условия катализа малатдегид-рогеназой могут быть различными по обе стороны митохондриальной мембраны (рис. 92). Существование этих различий действительно было обнаружено в изящной работе Вильямсона, Лунда и Кребса [34] (метод измерения соотношения НАД+/НАД • Н в митохондриях и цитоплазме рассматривается в приложении 7.1). Ими было показано, что величины от-
ношений НАД+/НАД-Н для митохондрий и цитоплазмы резко различаются. Более того, если в условиях кетоза величина этого отношения в цитоплазме снижалась, то в митохондриях она оставалась практически неизменной (табл. 50).
Таблица 50
Результаты расчета отношений [НАД+]/[НАД-Н] и [НАДФ+]/[НАДФ-Н] в цитоплазме н отношения [НАД+]ДНАД- Н] в митохондриях клеток печени крыс при содержании иа нормальном рационе, голодании и аллоксаиовом диабете1
