Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
234
МЕМБРАНЫ НЕЙРОНОВ, РЕЦЕПТОРНЫХ КЛЕТОК И СИНАПСОВ
перехода метародопсин I — метародопсин II, а на последующих стадиях фотолиза протоны высвобождаются.
В наружных сегментах фоторецепторов содержится также ряд ферментов, активность которых меняется после обесцвечивания родопсина. В первую очередь это ферменты, связанные с гидролизом АТФ. Фотоинду-цированное изменение активности можно продемонстрировать на примере М§++-активируемой АТФазы, локализованной в дисках наружного сегмента и тесно связанной с родопсином. Активность этого фермента в суспензии наружных сегментов или дисков довольно высока (McConnell, 1965; Островский, Федорович, 196j). Солюбилизация родопсина дигито-
Рис. 90. Фотоиндуцированное движение ионов Н+ в суспензии наружных сегментов-фоторецепторов лягушки
Стрелками указаны моменты включения и выключения света. Отклонение кривой вверх соотвстству. ет поглощению Н+ фоторецепторами. Концентрация белка в пробе — 7,5 мг/мл. Среда инкубации; 2мМ КС1, 2 мМ NaCl, 2 мМ mpuc-HCl буфера (pH 6,0) и 234 мМ сахарозы. Температура 20“•
нином почти не изменяет активности Mg++-АТФазы. Обесцвечивание родопсина в дигитониновом экстракте сопровождается уменьшением активности Mg++-АТФазы почти на 30% (Островский и др., 1965; Федорович, Островский, 1968, 1969). Освещение суспензии приводит>к небольшому (около 15%) ингибированию этого фермента (Федорович, 1968; Ostwald, Heller, 1972).
На обесцвеченной суспензии наружных сегментов и целой сетчатке наблюдается еще одна очень важная, по нашему мнению, реакция, прямо связанная с гидролизом АТФ,— реакция фосфорилирования опсина за счет конечного фосфора АТФ (Kiihn, Dreyer, 1972; Bownds et al., 1972; Kuhn et al., 1973). Основной фосфорилированный продукт, полученный после гидролиза опсина,— фосфосерин. Для этой реакции необходимо присутствие ионов магния. Включение фосфора на темновой суспензии почти не наблюдается. В то же время было показано, что сама реакция фосфорилирования — темновая, но наблюдается только после выцветания родопсина. Нельзя не обратить внимание на некоторый параллелизм между ингибированием ферментативной активности наружного сегмента и реакцией фосфорилирования опсина. Старение препаратов, денатурация теплом или ТХУ, а также солюбилизация родопсина жесткими детергентами ингибируют как реакцию фосфорилирования, так и Мй++-АТФазу. В то же время солюбилизирование родопсина 0,1%-ным тритоном Х-100 не влияет на эти процессы.
ГЛАВА 13. ФОТОРЕЦЕПТОРНЫЕ МЕМБРАНЫ
235
Место и роль реакции фосфорилирования опсина в процессах формирования зрительного сигнала или адаптации в наружном сегменте в настоящее время неясны. Неизвестно даже, как протекает эта реакция in vivo.
Восстановление исходного темнового состояния фоторецепторной мембраны в ходе темновой адаптации должно в первую очередь состоять из регенерации родопсина; при этом в принципе можно себе представить фото- и биохимическую регенерацию.
В отличие от экстрактов родопсина, в которых биохимическая регенерация или совсем невозможна (при экстракции ЦТАБом, эмульфоге-
НМ НМ
Рис. 91. Изменение спектров поглощения родопсина лягушки при освещении светом с Я 579 нм (а) и затем Я 435 нм (б) при температуре —22°
Экспозиция: 1 — 0 сек; 2 — 5 сек; з — 10 сек; 4 — 15 сек; 5 — 1 мин;'б — 2 мин; 7,8 — 2 мин; 9— 9 мин; ю — 10 мин; 11 — 5 сек; 12 — 5 сек; 13 — 10 сек; 14 — 30 сек; 15 — 3 мин. Спектры записывали немедленно после прекращения освещения
ном и другими жесткими детергентами), или происходит только при добавлении 11 ? tywc-ретиналя (в дигитонине), на препаратах сетчатки или в суспензии наружных сегментов можно провести регенерацию даже при добавлении all-транс - ретиналя. При этом скорость регенерации в суспензии близка к скорости, измеренной in vivo. Из наружных сегментов была выделена ферментная система, восстанавливающая способность изо-меризовать ретиналь в мембранах. Этот фермент может работать только при сохранении мембранной организации (Akhlar et al., 1973). Однако роль этой ферментной системы не ясна, так как продуктом регенерации является не родопсин, а изородопсин, т. е. полностью т^акс-ретиналь изомеризуется только в 9-^ис-форму (Rotmans et al., 1973).
При исследовании фотолиза в дигитониновых экстрактах родопсина было показано, что поглощение второго кванта промежуточными стадиями обесцвечиваиия родопсина приводит к регенерации, которая была названа фоторегенерацией (см. схему фотолиза) (Yoshizawa, Wald, 1963; Williams, 1970; Кронгауз и др., 1972). Предположили, что в сетчатке фоторегенерация протекает очень сходно с фоторегенерацией в дигитони-новом экстракте. Для проверки этого была параллельно исследована фоторегенерация родопсина со стадии метародопсин I в суспензии фоторецепторов и в дигитониновых экстрактах родопсина (Островский и др., 1973; Кронгауз и др., 1973). В обеих системах опыты проводили при —22°, что
236
МЕМБРАНЫ НЕЙРОНОВ, РЕЦЕПТОРНЫХ КЛЕТОК И СИНАПСОВ
останавливало реакцию на стадии метародопсин I. Опыты показали, что фоторегенерация родопсина со стадии метародопсин I в суспензии и диги-тониновом экстракте протекает одинаково, однако родопсин лягушки и родопсин быка ведут себя по-разному.
