Энергетика биологических мембран - Скулачев В.П.
ISBN 5-02-004027-4
Скачать (прямая ссылка):
Эффект ионов магния мог бы иметь биологическое значение в смысле страховки митохондрий от чрезмерного защелачивания матрикса. При повышении АрН должна снижаться AY, удерживающая Mg2+ в матриксе. Снижение [Mg]|tyTp оказывается сигналом для включения К+/Н+-антипортера, действие которого приводит к -превращению АрН обратно в AY.
Одним из факторов,, вызывающих переход AY в АрН, может быть унипорт Са2+ в митохондрии. Однако этот процесс, как
6.1. Регуляция АцН
329
правило, имеет ограниченное значение из-за очень низкого (10-7 М — 10_6 М) уровня Са2+ в цитозоле. Что касается К+, концентрация которого в цитозоле около 0,1 М, его массовый унипорт в митохондрии должен быть запрещен, так как распределение К+ по привело бы к аккумуляции очень высокой концентрации КОН в матриксе. Несмотря на это очевидное обстоятельство, в митохондриальной мембране может появляться К+-проводимость, по крайней мере in vitro. Тогда ДрН образуется в результате входа К+. Как правило, эта ДрН нестабильна из-за активации упомянутого выше К+/Н+-антипортера. Одновременное действие К+-унипортера и К+/Н+-антипортера вызывает разобщение.
Как было показано А. В. Пановым [110, 1165], связывание ацил-СоА с ATP/ADP-антипортером тормозит перенос нуклеотидов и повышает проницаемость мембраны для Н+ и К+. Этот эффект конкурентен к ADP и АТР. Он вызывается физиологическими концентрациями ацил-СоА (Kt = 5• 10 7 М). Повышение К+-проводимости через ATP/ADP-антипортер может, в принципе, повлечь за собой переход А1? в ДрН.
В рамках схемы, приведенной выше на рис. 94 (раздел 5.4.2.1), повышение Непроводимости могло бы быть обусловлено эндогенными жирными кислотами. Что касается транспорта Кт, то он также мот быть связан с действием жирных кислот, если они переносят К+ в форме R—COOK.
Импорт К+ служит, по-видимому, главным механизмом превращения AY в ДрН у бактерий, существующих при гораздо более низкой концентрации К+ снаружи, чем митохондрии. Этот процесс мы рассмотрим ниже в связи с проблемой AjIH-буферов (раздел 6.3.1).
В хлоропластах Д]1Н находится в основном в форме ДрН из-за высокой проницаемости мембраны тилакоидов для С1", К+ и Mg2+.
6.1.4. Отношение системы контроля ЛТТН
к основным регуляторным механизмам эукариот
В организмах эукариот надклеточные регуляторы, такие, как гормоны, передают свои команды при помощи внутриклеточных медиаторов, называемых вторичными посредниками. Среди них наиболее часто используется Са2'*', циклические нуклеотиды и продукты расщепления фосфатидилинозитдифосфата — трифосфо-инозит и диацилглицерид. В последнее время все большее внимание уделяется такому регулятору с множественным действием, как ион Н+ (см. ниже раздел 7.5).
Иногда в качестве вторичных посредников используются метаболиты, регулирующие пути своего собственного превращения в клетке. В разделах 5.4.2.2 и 5.4.2.3 мы уже столкнулись с по-
330 6. Регуляция, транспорт и стабилизация протонного потенциала
добной ситуацией, когда рассматривали терморегуляторное разобщение. Жирные кислоты выступают не только как субстраты окисления, но и как разобщители этого окисления и ингибиторы ATP/ADP-антипортера. Недавно был описан еще один регуляторный эффект жирных кислот. Оказалось, что они вызывают десорбцию гексокиназы, связанной с внешней мембраной митохондрий [859]. Это может облегчить жирным кислотам конкуренцию за АТР с глюкозой в реакциях образования соответственно ацил-СоА и глюкозо-6-фосфата. Оба эти процесса могут происходить на поверхности внешней митохондриальной мембраны. Жирные кислоты, сорбируясь на мембране, повышают отрицательный заряд, что приводит к разрушению комплекса гексокиназы с ее рецептором. Роль последнего выполняет порин.
Что касается «классических» вторичных посредников, то применительно к митохондриям особенно тщательно изучены ионы Са2+. Накапливаясь в митохондриях, они превращают AY в АрН. Кроме того, они активируют фосфолипазу А2. Последняя образует жирные кислоты, вызывающие все те эффекты, о которых шла речь выше. Другой продукт действия фосфолипазы — лизо-фосфолипиды — также влияет на некоторые параметры митохондрий.
На функции митохондрий сАМР может, по-видимому, влиять не только через жирные кислоты, но и более прямо. Как было недавно показано Роделем и соавт. [1262], на внешней стороне внутренней мембраны митохондрий дрожжей имеется белок, связывающий сАМР. Он представляет собой полипептид массой 45 кДа, синтезирующийся на цитоплазматических рибосомах. Его сродство к сАМР очень велико (Kd = 10~9 М). Можно предположить, что этот белок служит специфическим рецептором, ответственным за описанное ранее действие сАМР, добавленного к клеткам дрожжей, а именно стимуляцию синтеза митохондриями субъединиц I—III цитохромоксидазы и ускорение дыхания.
Нет сомнений, что ион Н+ может быть также использован в качестве вторичного посредника. Любой фермент имеет свой оптимум pH. Проблема состоит в том, чтобы измерить реальную величину pH в отдельных отсеках митохондрий и систематически исследовать действие сдвигов pH в этих отсеках на митохондриальные ферменты, портеры, состояние мембраны и т. д.
