Энергетика биологических мембран - Скулачев В.П.
ISBN 5-02-004027-4
Скачать (прямая ссылка):
Удивительно, что ATP/ADP-антипортер, легко отличающий АТР от GTP, по-видимому, может принять за АТР PPi-. Описан обмен АБР|аРУЖ на (РР|-)внуТр, чувствительный к ингибиторам ATP/ADP-антипортера [195, 416].
Дюпон и соавт. [513] описали условия, в которых ATP/ADP-антипортер в митохондриях генерирует, а не потребляет ДЧ^. Авторы изучали митохондрии мутанта дрожжей, лишенного как дыхательной цепи, так и Н+—АТР-синтазы. Было найдено, что обмен АТРнаруж на ADPBHyTp образует ДЧ*1 порядка 55 мВ. Высказано предположение, что этот Д'Р необходим для импорта белков в митохондрии мутанта (см. ниже раздел 5.2.8.1).
Данные в пользу присутствия ATP/ADP-антипортера в мембране оболочки хлоропласта были недавно получены Уолдегиор-гисом и соавт. [1618]. Это антипортер оказался чувствительным к бонгкрековой кислоте, но устойчив к карбоксиатрактилозиду.
ATP/ADP-антипортер — не единственный митохондриальный переносчик адениннуклеотидов, хотя он и отвечает за транспорт главной массы АТР и ADP через мембрану митохондрий. В этих органеллах описан также механизм поглощения АТРпаруж или ADPHapyiK за счет энергии ДрН [175, 195]. Вероятно, процесс описывается симпортом АТР (или ADP) и Н+. Действие такой системы приводит к увеличению общего количества адениннуклеотидов в матриксе, что может быть необходимо при росте и размножении митохондрий. Возможно также, что механизм погло-
270
5. Потребители AfiH
щения нуклеотидов нужен для компенсации спонтанной утечки их из матрикса. Некоторая утечка анионных форм АТР и ADP неизбежна. Направление электрического поля во внутренней мембране благоприятно для выхода анионов из митохондрий, а никакая мембрана не может быть идеальным барьером, абсолютно непроницаемым для водорастворимых веществ.
Особая система переноса адениннуклеотидов была обнаружена в цитоплазматической мембране бактерии Rickettsia prowazekii, внутриклеточного паразита эукариот, вызывающего эпидемический тиф. Бактерия располагает Н+—АТРазой и с помощью этого фермента поддерживает А?Ш на своей мембране. АТР, образуемый клеткой хозяина, служит энергетическим ресурсом для R. prowazekii. Поэтому антипорт ATP/ADP, если он обеспечивает поток АТР в бактерию и поток ADP в другую сторону, должен быть организован иначе, чем в митохондриях, чтобы обеспечить противоположную направленность процесса транспорта нуклеотидов [1605].
Импорт АТР был обнаружен также у Bdellovibrio bacteriovorus [1280]. Эта бактерия — рекордсмен по скорости движения среди прокариот. Плывя с большой скоростью, В. bacteriovorus убивает другие микроорганизмы, сталкиваясь с ними и пробивая их клеточную стенку. Оказавшись внутри клетки, В. bacteriovorus поглощает АТР своей жертвы.
5.2.7-3. Митохондриальный Н2Р04, Н+-симпортер
Не только ADP, но и фосфат, другой субстрат Н+—АТР-синтазы, может накапливаться митохондриями. Движущей силой транспорта фосфата служит АрН. Процесс описывается как симпорт аниона Н2Р04 и иона Н+. Вместе с электрфоретическим АТР4_/АДР3_-антипортом эта система осуществляет перенос в митохондрии ADP3~, Н2Р04 и Н+ в обмен на АТР4- матрикса.
Н2Р04, Н+-симпортер изолирован в чистом виде и встроен в протеолипосомы [1615]. Это основный белок массой порядка 30 кДа [1613] и pi = 8 [375]. Ионы Н2Р04 и Н+ связываются в двух разных центрах [1614]. N-этилмалеимид — очень активный и довольно специфичный ингибитор Н2Р04, Н+-симпортера. В определенных условиях N-этилмалеимид блокирует кроме НаР04, Н+-симпортера только глютамат/аспартат-антипортер, хотя известно, что он связывается с SH-группами целого ряда белков внутренней митохондриальной мембраны [962, 1177]. Для работы переносчика необходим кардиолипин [1018]. Антибиотик доксорубицин, вызывающий отмешивание кардиолипина от других мембранных компонентов, тормозит симпорт [375]. Процесс блокируется также посредством ДЦКД [742].
5.2. Осмотическая работа за счет AjaH
271
Наряду с Н2Р04, Н+-симпортером в мембране митохондрий обнаружены и другие системы переноса фосфата. В разделе 5.2.5 мы уже упоминали антипортер, обменивающий НР04_ на анионы дикарбоновых кислот. Кроме того, фосфат может экспортироваться из митохондрий электрофоретически [199, 1177]. Этот унипорт блокируется теми же реагентами на SH-группы, что и Н2Р04, Н+-симпортер. Может быть, в обоих процессах участвует один и тот же белок [1177].
Н2Р04, Н+-симпортер описан также у бактерий. Митчел был пионером этого направления исследований. Еще в 50-е годы он описал обмен фосфата между средой и цитоплазмой Staphylococcus aureus и показал, что этот процесс тормозится ртутьсодержащими соединениями и разобщителями [1040, 1041]. Впоследствии наблюдения Митчела были подтверждены другими исследователями. Была описана также и какая-то иная бактериальная система переноса фосфата, репрессируемая при [Р^наруж > 1 мМ. Она требует присутствия периплазматического фосфатсвязывающего белка массой 42 кДа и устойчива к разобщителям (см. обзор: [1177]).
В оболочке хлоропластов обнаружен фосфат/3-фосфоглице-рат-антипортер [705]. Он напоминает митохондриальный НаР04, Н+-симпортер по молекулярной массе (29 кДа) и по чувствительности к я-диазобензосульфонату [565]. Баланс зарядов и протонов при, антипорте остается неясным.
