Энергетика биологических мембран - Скулачев В.П.
ISBN 5-02-004027-4
Скачать (прямая ссылка):
5.1. Химическая работа за счет AiiH 219
Рис. 74. Негативное контрастирование вывернутых субми-тохондриальных пузырьков
На внешней поверхности мембраны видны многочисленные грибовидные выросты (фото Л. Е. Бакеевой)
Рис. 75. Структура изолированного фактора Ft из митохондрий сердца быка
Негативный контраст. Электронномикроскопические фотографии 37Р проекций пяти основных типов были суммированы с использованием системы анализа изображений (по: Боекема и соавт. [274])
ющих собой, по-видимому, крупные субъединицы (три а и три Р), упакованы в два слоя по три субъединицы в каждом слое. Фронтальная проекция фактора имеет диаметр порядка 10 нм. В центральной части митохондриального Fj иногда удается наблюдать еще одну, седьмую белковую массу, которая могла бы быть комплексом трех мелких субъединиц [274].
Исследование, проведенное Парадизом и Шмидтом 11168] с использованием малоуглового рассеяния рентгеновских лучей, показало, что фактор Fj можно приблизительно описать как эллипсоид с осями 12 X 9 X 7 нм.
220
5. Потребители АцН
Субъединица Ь
Рис. 76. Гипотетическая схема расположения субъединиц фактора F0 в мембране Е. coli
Схема основывается на анализе соотношения гидрофобных и гидрофильных участков полипептидной цепи. Заштрихованы предполагаемые сс-спиральные структуры (по: Брэгг [293])
Проблема точного расположения отдельных субъединиц в факторе Fx еще ждет своего решения. Ряд предложенных моделей был рассмотрен Брэггом и Хоу [294].
Многое неясно также в вопросе о том, как Fx крепится к фактору F0, погруженному в мембрану. Были получены данные, что по крайней мере [3-субъединица фактора Fj может находиться в прямом контакте с фосфолипидами. Это наблюдение противоречит принятой точке зрения, что Н+ —АТР-синтаза всегда выглядит как гриб, шляпка которого соединяется с мембранным сектором посредством довольно длинной ножки [1223]. Не исключено, что грибовидная конфигурация, видная на рис. 74. фиксируется в результате обработки, предшествующей анализу под электронным микроскопом [134, 1421]. В принципе проблема могла бы быть решена с использованием метода замораживания и скалывания образцов, скажем, интактных митохондрий. Однако полученные таким способом картины слишком сложны, чтобы лечь в основу какого-либо окончательного суждения о расположении фактора Fx.
Существует лишь весьма косвенная информация о трехмерной структуре фактора F0. Ее источником служит, в частности, рассмотрение чередований гидрофобных и гидрофильных участков аминокислотных последовательностей, составляющих фактор субъединиц (см. обзоры: [293, 739, 1350]). На рис. 76 приведен пример гипотетической схемы, основанной на таком рассмотрении. Согласно схеме, очень гидрофобные а- и с-субъединицы образуют соответственно шесть и две а-спиральные трансмембранные колонны. Что касается 6-субъединицы, то она пересекает мембрану только один раз и содержит девять остатков лизина и аргинина в предположительно а-спиральных участках, обращенных в цитоплазму бактериальной клетки. Эти участки легко атакуются протеазами.
Расположение субъединиц, показанное на рис. 76, подкрепляется также опытами с антителами и гидрофобнылш или гидрофильными модификаторами белков (см. обзор: [293]).
5.1. Химическая работа за счет Л)лН
Приняв, что 6-субъединица имеет конформацию, показанную на рис. 76, можно рассчитать, как далеко она выдается из мембраны в цитоплазму. Это расстояние оказывается порядка 8 нм.
Есть сведения, что именно 6-субъединица связывает фактор Fj с мембраной. Со стороны фактора Fx в этом связывании, вероятно, участвуют субъединицы у, 8 и е. Так, согласно данным Каназавы и соавт. [814], делеция последовательности
22 2S
LysAlaMetGluMetValAla из N-концевой части у-субъединицы Е. coli приводит к полной потере способности фактора Fx связываться с мембраной.
Что касается [3-субъединицы, то при обработке химическими сшивающими агентами она соединяется с субъединицами а и Ъ [184]. Показано также, что фактор Fj препятствует расщеплению 6-субъединицы протеазами. В то же время отщепление вынесенных в воду участков 6-субъединицы в отсутствие фактора Fx снижает сродство F* к мембране, причем связавшись, фактор Fx уже не может контактировать с протонпроводящим путем фактора F0 [293, 736].
Фактор Fx прочно связывает добавленную с-субъединицу. В этом процессе участвуют [3- и а-субъединицы. Связывание исчезает после химической модификации остатков аргинина в полярной связке между двумя а-спиральными колоннами с-субъединицы, а также после обработки этох! субъединицы специфическими антителами [293].
В митохондриях конфигурация и функция 6-субъединицы приписываются белку OSCP [1152]. Показано, что OSCP взаимодействует с а- и в меньшей степени с р-субъединицами фактора Fx [514].
5.1-1.3. Гидролиз АТР иеошрованным фактором F2
Фактор Fx, будучи отделен от мембранного сектора Н+—АТР-син-тазы, сохраняет способность гидролизовать А’ГР до ADP и фосфата. Реакция протекает с очень большой скоростью и утрачивает чувствительность к олигомицину, диэтилстильбэстролу и низким концентрациям ДЦКД, отличаясь в этом отношении от комплекса FoFx-
