Энергетика биологических мембран - Скулачев В.П.
ISBN 5-02-004027-4
Скачать (прямая ссылка):
>1 СП с гс >i СГ' ф ю -Р -р 3 3
г—1 -н г-4 г—4 г—4 J-4 X ?—4 Ф ф г—4 ф
о ? О < О < < s: S о
из с 3 Ф fO ф из 4-1 а ?—1
г—1 •—4 I—4 х •—1 X Г-Н г-Н и ф сл ю
f ? О си < Ен гН < Е- s: < >
—1 СЛ с О СП W СП и 4-) СЛ 3
о гз СЛ г; и >1 и О ф ф
> -Ц < < < со s: И
03 с 0 3 (0 и Г-Н СП го ?—1
х Г-Н м Ф >i 1—4 X >. ю V-) г—4 ю
CU о си Еч < н > < < >
ОО. 3 о ф ю о Сл 0 о ф Ф О ф сто ф ф
f“C0 OVDH 1—1 »— Я X VD Г-Н ?—! *— Г-Н и VD Г-Н X
< м < Г- < CU т- н Ы (NJ нн С <N 14 си
СЛ СП с а. СЛ Ф ф № СЛ ю
>1 Ф i—1 и W >1 г—1 г—4 1—1
?д < о -Ь. < CJ н 1 м < 1 < 1
3 3 1—4 о 3 с ф (Л г-Н СП >1
о ф 13 X X си W г-Н -И fO и г-Н
> Е- си <с н ж > < 1 0 1
ф У} р-Н 0 с: о >t >1 Г-Н и а >.
X >. ГС М Г-Н м 1—4 г—1 го X и 1—1
Си > си О си О о > Е- ь а
л СП о И и 3 С с CU W -р
ф ГС X >1 >1 ф г-Н со СЛ ф
СО > и си Ен О < < и s:
з о СИ CU о м ш о Г-Н >.0 гН сл о Ф си о
Q) го СЛ 00 >1 ?Н ГО fO i-н со fO ><Г0 X СО СО г-Н
< < ь X — > О - > J (N си < сч О 1 1
пз 3 ф СП СР ш и и О о г-Н СП
1—1 Г-Н гН и X X ф И к со
< о М < < си со си си > 1 <
с: Ф ш ф а т ф г-4 а и и 3
I—i Г-Н гН Г-Н с/} >i X (0 со >1 X ф
о м и 1—1 < и си > < Ен н v3 1
а О >1 i—1 1—1 3 3 С о м >1 Г-Н
со Г-Н to (0 ф •—1 U1 и ф г—4 СО
< См О > > о < си со о > 1
и ГС с № Ф 3 гН и С
О) i-Н X ID Г-Н ф и X ф <0 X со
со 1 о < < 1 1 < 1 0 1 СО 1 < 1 си 1 *Л 1 > 1 н 1 < 1
cu
0 и
S
и
ed
1
Он
Q
<
Вт
н
<
о
и
л
4 «в
5 с* tC И о и о н я
иС
н
о
о
к
л
<=5
и
с
«
§~ м г-
Св‘-*
а .
? н О CQ
4 СО О о
Е О
к
О Я
и
н л
5 ч
<ё • к
Е5С
а о
СЧ-Е-
268
5. Потребители АцН
Два типа весьма специфичных ангибиторов с очень высоким сродством тормозят ATP/ADP-антипортер. К первому типу относятся глюкозиды антрактилат и карбоксиатрактилат, представляющие собой дитерпеновые производные глюкозодисульфата. Второй тип включает бонгкрековую кислоту и ее изомер. Эти последние имеют структуру длинноцепочечной жирной кислоты с тремя карбоксильными группами.
Антрактилозид плохо проходит сквозь мембрану. При добавлении к митохондриям он атакует ту сторону антипортера, которая обращена в межмембранное пространство. Напротив, место связывания бонгкрековой кислоты обращено в матрикс, так что ингибитору приходится сначала пересечь мембрану митохондрии, чтобы связаться с антипортером. Достаточно быстро это происходит лишь при смещении pH в кислую сторону, когда становится заметным количество протонированной формы бонгкрековой кислоты. Именно эта форма может проникать через мембрану.
В вывернутых субмитохондриальных пузырьках бонгкреко-вая кислота эффективна и при щелочных pH, в то время как атрак-тилозид действует, только если он заключен внутри пузырьков. Эти данные указывают на постоянную анизотропию белка, приводящую к асимметричному действию ингибиторов [1553]. Подобная анизотропия была выявлена и при исследовании антипортера в протеолипосомах [296].
Есть целый ряд свидетельств тому, что как АТР и ADP, так и атрактилозид и бонгкрековая кислота вызывают значительные конформационные изменения в антипортере (см. обзор: [1553]).
Принцип работы ATP/ADP-антипортера остается неясным. Возможные варианты рассмотрены в обзорах Пьера Винье и соавт. Ц553, 1554] и Клингенберга [855]. Один из них будет разобран ниже в разделе 5.4.2. Что касается биологической функции этой системы, то она очевидна. Антипортер необходим для откачки из митохондрий в цитоплазму того АТР, который образуется при окислительном фосфорилировании. Электрофоретический характер антипорта нуклеотидов через мембрану энергизованных митохондрий облегчает выход АТР из митохондрий и вход в них ADP. Кроме того, повышается цена энергии гидролиза АТР в цитозоле из-за роста отношения ATP/ADP в этом отсеке клетки. Последнее сдвигает все ATP-зависимые процессы в сторону использования АТР. Тем самым оказывается возможным совершить дополнительную работу.
Если окислительное фосфорилирование выключено, например, анаэробиозом, тот же самый механизм антипорта предотвращает истощение гликолитического АТР Н+—АТР-синтазой, действующей в обратном (АТРазном) направлении. Чтобы войти в митохондрию. внешний АТР должен двигаться против поля, создаваемого Н~—АТРазной реакцией.
Есть некоторые указания косвенного характера, что ATP/ADP-
5.2. Осмотическая работа за счет АиН
269
антипортер как-то участвует в регуляции энергетического обмена. Найдено, в частности, что ацилы жирных кислот и СоА специфично и эффективно тормозят антипортер [1553]. Биологический смысл этой регуляции неясен. По данным А. В. Панова [1164], проводимость митохондриальной мембраны снижается при добавлении небольших количеств ADP, причем атрактилозид или ацил-СоА снимают действие ADP. Возможное значение регуляции этого типа мы обсудим ниже в связи с функцией разобщенного дыхания в терморегуляции (раздел 5.4.2).
Интересно сравнить субстратную специфичность ATP/ADP-антипортера и Н+—АТР-синтазы. Первый взаимодействует только с адениннуклеотидами, вторая также и с гуаниннуклеотидами. Поэтому GTP, образованный внутри митохондрий при окислительном фосфорилировании гуанозиндифосфата, не может, в отличие от АТР, быть немедленно откачен антипортером в цитозоль. Сначала требуется перебросить фосфорил с GTP наАБР посредством нуклеозиддифосфаткиназы и лишь затем полученный АТР подлежит обмену на цитоплазматический ADP. Сказанное относится также к субстратному фосфорилированию при окислительном декарбоксилировании а-кетоглютарата, при котором образуется GTP. Ингибировав нуклеозиддифосфаткиназу матрикса, можно предотвратить использование GTPBHyTp внемито-хондриальными потребителями энергии.
