Энергетика биологических мембран - Скулачев В.П.
ISBN 5-02-004027-4
Скачать (прямая ссылка):
центров, скажем, NH3-rpynn лизиновых остатков антипортера [1554]. Затем анионы А- переносятся через мембрану ротором, вращающимся под действием AY. Облегчение трансмембранного перемещения анионов А- может иметь принципиальное значение для разобщающего действия жирных кислот, поскольку их анионные формы задерживаются на поверхности раздела мембрана/вода, ориентируясь карбоксилом в сторону воды, а жирным «хвостом» — в сторону липида. Именно поэтому мембраны плохо проницаемы для анионов жирных кислот и хорошо проницаемы для их нейтральных (протонированных) форм (АН), так же как для уксусной кислоты и т. п. Если ATP/ADP-антипортер может переносить А-, это обстоятельство должно повысить эффективность жирных кислот как разобщителей.
В хорошем соответствии с этой логикой находятся наблюдения Т. В. Выгодиной и JI. М. Цофиной, показавших, что пальмитат не способен ни повышать протонную проводимость плоских фосфо-липидных мембран, ни тормозить генерацию AY в цитохромокси-дазных протеолипосомах. В тех же условиях грамицидин и ХКФ снимали дыхательный контроль и тормозили образование AY как в митохондриях, так и в протеолипосомах, причем этот эффект оказался устойчивым к карбоксиатрактилозиду. Что касается динитрофенола, карбоксиатрактилозид частично тормозил действие его низких концентраций на митохондрии. Последнее легко объяснить участием ATP/ADP-антипортера в переносе анионов динитрофенола (рК = 4).
Наши опыты показали, что разобщающее действие больших концентраций пальмитата уже не удается снять карбоксиатрак-тилозидом. Можно думать, что какие-то другие системы вступают в игру при повышении концентрации жирной кислоты. Согласно нашей схеме, разобщение низкими и высокими концентрациями жирных кислот можно описать соответственно уравнениями (45) — (48) и (45)-(47), (49):
А- 4- Н+ АН (А5\
наруж ^ наруж наруж’ ' '
АНнат>™к---?AHbhvtb’ (46)
наруж через липидныи бислой вну^Р
aw _* А “ _[_ и+ (47\
внутр внутр 1 внутр* V '
При низкой [А~]:
^внутр через ATP/ADP-антилортер наруж* (48)
г
5.4. А(ХН как источник энергии для образования тепла 305
При высокой [А ]:
?^внутр Через другие системы ^наруш' (^)
Следует подчеркнуть, что схема с вращающимся ротором, показанная на рис. 94,— это лишь одна из возможностей антипорт-ного механизма. Альтернативная возможность — трансмембранная эстафета АТР и ADP по цепочке нуклеотидсвязывающих мест. В таком случае можно предположить обратимое связывание анионов жирных кислот с катионными лигандами этих мест, что должно облегчить перемещение А- через мембрану.
Разобщение жирными кислотами было впервые описано Прес-смэном и Ларди еще в 1956 г. [1211]. Значительно позднее выяснилось, что жирная кислота [1616, 1617] и жирный ацил-СоА [1161] тормозят ATP/ADP-антипорт. Бонгкрековая кислота, мощный ингибитор ATP/ADP-антипортера, представляет собой ненасыщенную жирную кислоту с тремя карбоксильными группами. Две из них расположены на расстоянии 0,55 нм, равном таковому между ионизованным кислородами соседних фосфорильных остатков в ADP и АТР. В карбоксиатрактилозиде также есть две соседние карбоксильные группы, расстояние между которыми
0,55 нм. По схеме на рис. 94 соседние карбоксилы бонгкрековой кислоты и • карбоксиатрактилозида связываются с двумя катионными лигандами «роторной» части антипортера.
То обстоятельство, что жирные кислоты не только повышают Н+, но и конкурируют с адениннуклеотидами за ATP/ADP-ан-типортер, должно страховать клетку от истощения фонда внеми-тохондриального АТР в условиях разобщения, когда Н+—АТР-синтаза начинает действовать в обратном (гидролитическом) направлении. Истощение АТР, помимо всего прочего, могло бы блокировать окисление жирных кислот, служащих не только регулятором сопряжения, но и основным субстратом дыхания на холоде [1432, 1433]. Активация жирных кислот путем их соединения с СоА за счет энергии АТР происходит, как отмечалось в разделе
5.2.8.1, во внешней мембране митохондрий.
Указание на способность ATP/ADP-антипортера повышать протонную проводимость мембраны митохондрий было получено А. В. Пановым и соавт. [1164]. ADP частично предотвращал этот эффект. В этой связи следует отметить, что термогенин, белок, | специализированный на трансмембранном проведении протонов > в митохондриях бурого жира, во многом подобен по аминокислот-1 ной последовательности и доменному строению ATP/ADP-анти-| портеру [176, 288]. Перенос Н+ термогенином также активируется I жирными кислотами и тормозится пуриновыми нуклеотидами (см.
I следующий раздел). Поэтому можно полагать, что как в мышцах,
I так и в буром жире жирные кислоты служат медиаторами термо-| регуляторного разобщения в митохондриях, однако в первом ел у-
300
5. Потребители ДцН
чае мишенью жирных кислот оказывается ATP/ADP-антипортер, а во втором — специальный белок, представляющий собой, по-видимому, особую модификацию антипортера.
Другая весьма важная характеристика разобщения жирными кислотами состоит в том, что здесь не требуется специального механизма для прекращения разобщающего эффекта. Разобщение исчезнет само по себе, как только скорость поступления жирных кислот в митохондрии станет меньше скорости их окисления. Именно такие соотношения возникают при повышении окружающей температуры, когда отключаются холодовые рецепторы кожи, а с ними прекращается действие регуляторного каскада, обеспечивающего образование жирных кислот из триглицеридов (см.: [1108, 1432, 1433] и следующий раздел). С прекращением подачи жирных кислот в митохондрию их запас быстро исчерпывается мощной системой ^-окисления. В итоге уровень жирных кислот падает, и разобщение, вызванное жирными кислотами, исчезает.
