Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
Не вполне ясно, можно ли считать, что все другие собственно кишечные ферменты (в частности, пептидгидролазы, щелочные фосфатазы, эс-
ГЛАВА 16. МЕМБРАННОЕ ПИЩЕВАРЕНИЕ
283
теразы) структурированы в виде «кнопок», непосредственно контактирующих с наружной поверхностью мембраны. В частности (Ito, 1965), предполагается, что щелочная фосфатаза может быть связана с гликока-ликсом от его наружной до внутренней поверхности.
Как было показано выше, существует тесная связь гидролаз, завершающих пищеварение, с входом в транспортные системы, что заставляет предполагать преимущественную локализацию собственно кишечных ферментов на поверхности трехслойной мембраны. Это предположение нуждается в специальной проверке для каждого отдельного случая. Так, при сочетании электронно-микроскопических и иммунохимических методов показано, что молекула инвертазы может быть удалена от наружной поверхности собственно мембраны на расстояние нескольких десятков ангстрем (Gitzelmann et al., 1970).
К сожалению, природа связей как адсорбированных, так и кишечных ферментов со структурами мембран остается малоизученной. В отличие от адсорбированных ферментов, собственно кишечные ферменты не подвергаются спонтанной солюбилизации (за исключением некоторых дипептидаз), что дает повод говорить о структурных связях ферментов с мембраной (термин, не имеющий конкретного химического содержания) (УгОлев, 1972).
Отделение ферментов от мембраны может быть достигнуто несколькими путями и подробнее всего исследовано на примере дисахаридаз. В большинстве случаев дисахаридазы могут быть солюбилизированы с помощью обработки протеолитическими ферментами — папаином и трипсином. При этом в ряде случаев наблюдаются видовые различия в действии того или иного протеолитического фермента. В частности, трипсин оказывается весьма эффективным солюбилизирующим агентом в отношении дисахаридаз слизистой тонкой кишки свиней (Borgstrom, Dahlqvist, 1958) и крыс (Dahlqvist, 1963). На ферменты кишки человека (Auricchio et al., 1963) и кролика (Takesue, 1969; Takesue, Kashiwagi,
1969) трипсин не действует. При изучении действия протеаз на карбо-гидразы кролика установлено, что кроме папаина (Kolinska, Semenza, 1966; Cummins et al., 1968; Nishi et al., 1968) солюбилизацию (на 42— 66%) вызывают растительные протеазы, активируемые сульфгидрильными соединениями,— фицин и бромелаин. Липаза, фосфолипаза, нагараза и катепсин не дают эффекта (Takesue, 1969).
Исследования, проведенные другими авторами (Carnie, Porteous,
1962), показали, что кишечные глюкозидазы кролика переходят в раствор менее чем на 10% при обработке слизистой фосфолипазой и лецитиназой, на 17% — панкреатической липазой, на 3—21% — под действием трипсина.
Папаином почти полностью солюбилизируются карбогидразы кишечника человека (Semenza, Auricchio, 1962; Auricchio et al., 1963; Semenza et al., 1965; Asp, Dahlqvist, 1968; Cummins et al., 1968; Eggermont, 1968, 1969; Alpers, 1969; Dahlqvist, Telenius, 1969). После обработки тонкой кишки обезьян папаином у-амилаза переходит в раствор почти полностью (See-tharam et al., 1970), дисахаридазы — на 80—90% (Swaminathan, Radha-crishnan, 1970). Солюбилизирующий эффект папаина в отношении маль-тазы, изомальтазы и инвертазы тонкой кишки хомяка составляет 80—90% (Eichholz, Crane, 1966). Эффективность обработки папаином обнаружена также для 7-амилазы тонкой кишки человека (Thompson, 1965; Eggermont,
284
МЕМБРАНЫ ВСАСЫВАЮЩИХ КЛЕТОК
1968; Alpers, Solin, 1970) и крысы (Dahlqvist, 1963; Dahlqvist, Thomson, 1963; Schlegel-Haueter et &1., 1972).
При сравнительном изучении влияния протеолитических ферментов на кишечные карбогидразы крысы было установлено, что под действием папаина в раствор переходит более 50% амилаз, трипсин инактивирует эти ферменты приблизительно на 60%, фицин и автолиз дают 29 и 16% солюбилизации соответственно (Dahlqvist, Thomson, 1963).
Папаин и трипсин эффективны в отношении ферментов системы маль-таз и соответственно солюбилизируют 87 и 74%. Эти данные подтверждаются другими исследователями, показавшими, что трипсин и папаин могут быть успешно использованы для солюбилизации дисахаридаз тонкой кишки крыс (Dahlqvist et al., 1965; Forstner, 1971; Kolinska, Kraml,
1972).
Как было обнаружено (Siddons, 1970), папаин солюбилизирует более 75% дисахаридаз кишечника цыплят, тогда как трипсиц — лишь около 50% инвертазы и менее 20% мальтазы.
Кроме того, в качестве солюбилизирующих агентов могут быть использованы некоторые детергенты, такие, как тритон Х-100, под действием которого в раствор переходят практически полностью карбогидразы тонкой кишки крыс (Груздков и др., 1970) и человека (Eggermont, 1968, 1969). В меньшей степени эффективен дезоксихолат натрия (Carnie, Porteous,
1962).
Ультразвуковая обработка в. некоторых случаях также обеспечивает частичную солюбилизацию ферментов (Gitzelmann et al., 1964).
Таким образом, учитывая эффективность протеолитических ферментов в качестве солюбилизирующих факторов, можно предполагать, что в связывании фермента с мембраной важную роль играет пептидная .связь. В то же время эффективность детергентов, в особенности неполярного детергента тритона Х-100, приводит к выводу о значении гидрофобных взаимодействий. По-видимому, в этих случаях соединение фермента с мембраной может осуществляться за счет двух различных связей, одна из которых чувствительна к действию протеаз, а другая — к действию детергентов. Последовательность и функциональное значение этих связей остаются неизвестными (Уголев, 1972).
