Молекулярные основы действия ферментов - Севери Г.А.
Скачать (прямая ссылка):
удалении Са2+ диссоциировала. Степень активации фермента КМ сильно
варьировала от 1,5 до 8 раз, какой-либо закономерности в зависимости от
определения активности при pH 6,8 или 8,2 не было обнаружено [16, 18,
111, 150]. КФ, обработанная трипсином, теряла способность активироваться
КМ и связываться с кальмодулин-сефарозой 4 В [111].
Вскоре было замечено, что препараты КФ, которые могли активироваться
КМ в присутствии Са2+, обладали способностью в той же степени
активироваться тропонином С, частично сходным с КМ по первичной
структуре, а также по Са2+-связывающим свойствам. Так как при совместном
добавлении КМ и тропонина С не наблюдалось суммарного эффекта на
активацию КФ, можно было считать, что они конкурируют за один и тот же
центр на ферменте [17, 18]. Концентрация КМ для полумаксимальной
активации КФ равна 9 нМ [19] или 15 нМ [16], в то время как для такой же
активации фермента тропонином С или тропонино-вым комплексом требовалось
в 100-200 раз более высокая концентрация. Тем не менее по целому ряду
причин этот факт заслуживал большего внимания. Во-первых, тропонин С,
требовавшийся для полумаксимальной активации КФ, добавлялся в мик-
ромолярных количествах (36 мкМ/мл) [17]. Учитывая соотношение
концентраций в мышцах: тропонина - 100 мкМ [163] и КФ 2,5 мкМ [24], с
одной стороны, и КМ - 6 мкМ [18] - с другой, можно полагать, что такое
большое количество тропонина в мышечной клетке вполне достаточно и для
взаимодействия с тро-понин-тропомиозиновым комплексом и для .активации
КФ- В то же время имеющееся количество КМ, 40% которого уже связано в
комплексе с киназой (б-субъединица), должно использоваться также для
активации других белков, например киназы легких цепей миозина [164]. Во-
вторых, важным обстоятельством служит связь тропонина С - одного из
компонентов тропонин-тропомио-зинового комплекса - с тонкими мышечными
волокнами, связанными в присутствии Са2+ с гликогеновыми частицами,
содержащими ферменты обмена гликогена [17].
Таким образом, если допустить возможность активации КФ тропонином С, а
также актином - основным структурным белком тонких мышечных волокон, как
было показано в работе Погла-зова и др. [136, 137], то следует признать,
что эти явления могут лежать в основе механизма сопряжения мышечного
сокращения и гликогенолиза, в регуляции которого ключевую роль играет КФ.
В пользу этой гипотезы можно упомянуть данные о специфичности
активирующего действия тропонина С, который не влияет на активность
киназы легких цепей миозина и на фосфодиэстеразу циклических нуклеотидов
даже при концентрации в 1000 раз более высокой, чем та, которая
требовалась для активации КФ [165]. Может быть, с этим же связан и тот
факт, что сердечный тропонин С не активировал мышечную КФ [19].
В этой связи следует также отметить, что, по мнению Коэна,
73
тропонин С специфически активирует нефосфорилированную фор-
му КФ. Несмотря на то что активность фосфорилированной формы фермента
полностью зависит от Са2+, она лишь незначительно активируется
тропонином. По-видимому, при гормональной активации фермента путем
фосфорилирования цАМФ-зависимой про-теинкиназой функцию Са2+-зависимой
регуляции выполняет 6-субъединица, входящая в состав молекулы КФ.
Основываясь на результатах анализа скорости образования ФА при
электрическом раздражении изолированной мышцы лягушки и кошки [166, 167],
зависимой от частоты электрической стимуляции, позволяющей создать
условия, при которых скорость образования ФА увеличивается в 100 раз,
Коэн высказал предположение, что при такой ситуации активация КФ
тропонином является специфической. Дело в том, что в указанных условиях
сокращение мышцы происходило в отсутствие адреналина, и поэтому как в
покоящейся, так и в возбужденной мышце КФ находилась в неактивированном
состоянии, т. е. была неактивной при pH 6,8 [168, 169]. Следовательно, КФ
не могла обеспечить быстрое образование ФА в присутствии Са2+, если бы
она не активировалась тропонином С.
Рис. 4. Роль КФ, Са2+, кальмодулииа, тропонина и актина в регуляции
распада, синтеза гликогена и сокращения мышц
Взаимодействие КФ с Са2+ и белковыми компонентами мышц, участвующими
в процессе мышечного сокращения и в активации гликогенолиза, схематически
представлено на рис. 4.
При изменении концентрации Са2+ в мышце от 0,1 до 3,0 мкМ активация КФ в
присутствии тропонина С могла увеличиться, по
нервный импульс
.кальмодулин
тропонин
актин+миозин
\
активированная киназа фосфорилазы
активированная актомиозиновая АТф-аза
I
I
инактивированная активированная гликогенсинтаза фосф ори лаза
мышечное
сокращение
синтез
АТф
АТф
гидролиз
74
рассчету Коэна, в 180 раз [19]. Таким образом, благодаря связыванию с
киназой фосфорилазы тропонин С, по-видимому, способен активировать и
мышечное сокращение и гликогенолиз.
