Энергетика биологических мембран - Скулачев В.П.
ISBN 5-02-004027-4
Скачать (прямая ссылка):
4.4. Н+—АТРаза тонопласта
199
В нескольких лабораториях были получены указания, что в мембране оболочки хлоропласта также есть АТРаза, подобная ферменту из плазмалеммы растений тем, что она чувствительна к ванадату [481, 789, 1103, 1104, 1006, 1489]. Существует, однако, и противоположное мнение, что мембрана оболочки хлоропласта энергизуется фотосинтетической редокс-цепью, а не Н+—АТРазой [1261]. Для доказательства существования данной Н+—АТРазы необходима прямая демонстрация образования ею Д[1Н. Н+— АТРаза, ингибируемая ванадатом, обнаружена в мембране, окружающей бактероид (Rhizobium) в корнях сои [271].
Ванадат- и диэтилстильбэстролчувствительная Н+—АТРаза описана во внешней мембране амебоидной формы Dictiostellum discoideum. Фермент был реконструирован в протеолипосомы [1195].
4.4. ЕГ—АТРаза тонопласта
Тонопласт — мембрана, ограничивающая вакуоли в клетках растений и грибов.
Хорошо известно, что между вакуолью и цитозолем существуют градиенты pH, ионов и метаболитов. Недавно в тонопласте была идентифицирована особая Н+—АТРаза, создающая ДрСН как движущую силу транспорта веществ в сторону большей их концентрации. Центр связывания АТР этой АТРазой обращен в цитозоль.
Показано, что изолированные вакуоли способны к электро-генному поглощению ионов Н+, сопряженному с гидролизом АТР. Транспорт Н+ и АТРазная активность подавляются уникальным набором ингибиторов, включающим нитрат, N-этилмалеимид, три-алкилолово и высокие концентрации ДЦКД. Ингибиторы митохондриальной Н+—АТР-синтазы: олигомицин и ДЦКД в низких концентрациях — не влияют на Н+—АТРазу тонопласта. Она не тормозится диэтилстильбэстролом, блокирующим Н+—АТР-синтазу митохондрий и Н+—АТРазу внешней клеточной мембраны растений и грибов: не влияет на нее и ванадат. Ферменты животных митохондрий, хлоропластов и плазмалеммы, способные расщеплять АТР, в отличие от АТРазы тонопласта не тормозятся нитратом [290, 443, 986, 987, 992, 1352]. В то же время Н+—АТР-синтаза растительных митохондрий чувствительна к нитрату [1574]. Н+—АТРаза тонопластов была выделена и встроена в протеолипоеомы [937].
По специфичности в отношении субстрата и двухвалентного катиона-активатора Н+—АТРаза тонопласта отличается от таковой плазмалеммы и аналогична Н+—АТР-синтазе митохондрий (табл. 9) (см. обзоры: [992, 1352]). Дополнительная общая черта тонопластной и митохондриальных систем была выявлена Боу-
200
4. Н+—АТРазы — вторичные АцН-генераторы
Таблица 9. Сравнение митохондриальной Н4"—АТР-синтазы с II+—АТРазами из топопласта и плазматических мембран бактерий-анаэробов, растений и грибов
Н+—АТРазы
Свойство Плазма-лемма растений и грибов Тонопласт Плазматическая мембрана L. casei Н+-АТР- синтаза митохондрий
Молекулярная масса субъединиц, кДа 100 (72—100)п; (62—68)„; 16—24; 12-14; 12?; 9? (57),; (55)*; 40; 22; 14 (53)д; (5l)gJ 30; 15; 5,5
Металл-активатор Mg2+ Mg2+ или Са2+ Mg2+ или Са2+ Mg2+ или Са2+
Оптимум pH Чувствительность к ингибиторам 6-7 7-8 6-8 8-9
ДЦКД (низкой концентрации) —• — + +
ДЦКД (высокой концентрации) + + 4- +
Олигомицин — — — +
Азид — — + +
Нитрат - + — - ( + в растениях)
Ванадат + — — —
Диэтилстильбэстрол + — Не изучен +
мэном [290], идентифицировавшим в Н+—АТРазе тонопласга сравнительно небольшую белковую субъединицу, ковалентно связывающую ДЦКД.
Однако по некоторым свойствам тонопластная Н+—АТРаза отличается от митохондриальной. Так, она имеет другой оптимум pH. Описаны мутанты по митохондриальной Н+—АТР-синтазе, в которых тонопластная Н+—АТРаза остается неизменной [290].
В 1985 г. три группы [84, 938, 988, 1532] опубликовали данные по субъединичной структуре Н+—АТРазы тонопластов. Субъединицы имели следующие относительные массы при электрофорезе с додецилсульфатом, кДа: 89, 64 и 19,5 [1532]; 110, 68, 24 и 12 [988] и 72, 62, 16, 14, 12 и 9 [84, 938] (см. также [1241]). Две крупные субъединицы присутствовали в нескольких экземплярах. Наиболее легкая субъединица связывала ДЦКД и N-этилмале-имид.
4.5. Немитохондриальные II1'—АТРазы животных клеток
201
4.5. Немитохондриальные Н+—АТРазы животных клеток
4.5.1. Н+—АТРаза хромаффинных гранул
Первым достаточно подробно охарактеризованным ферментом этого класса оказалась Н+—АТРаза из внутриклеточных пузырьков, накапливающих катехоламины в клетках мозгового слоя надпочечников. Пузырьки, названные хромаффинными гранулами, содержат огромные количества адреналина и норадреналина, концентрация которых в гранулах (0,55 М) превосходит таковую в цитозоле в 25 000 раз [1113]. Катехоламины — основные по количеству катионы хромаффинных гранул. Противоионом для них является АТР, концентрация которого внутри пузырьков превышает 0,1 М. Есть указания на то, что катехоламины и АТР служат симпатическими котрансмиттерами, взаимодействующими с различными рецепторами [549]. Аккумуляция катехоламинов внутри хромаффинных гранул опосредована антипортером, обменивающим два иона Н+ изнутри гранул на один катион катехоламина снаружи. Движущей силой процесса оказывается А]1Н, генерируемая Н+—АТРазой, которая переносит Н+ снаружи внутрь пузырьков [172, 1113].
