Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
В связи с тем что в данном случае особый интерес представляют наблюдения, свидетельствующие об изменении свойств ферментов, в естественном состоянии структурированных на поверхности биомембран, следует более подробно остановиться на их характеристике. Показано, что активность предварительно очищенных мембранных ферментов частично или полностью восстанавливается после их связывания с такими компонентами биомембран, как фосфолипиды. Более того, многие из этих ферментов проявляют свою активность только после комплексирования
288
МЕМБРАНЫ ВСАСЫВАЮЩИХ КЛЕТОК
с определенными фосфолипидами. Например, АТФаза, солюбилизированная из мембранной фракции мозга быка, активна только в комплексе с лецитином, так же как для проявления активности солюбилизированной АТФазы митохондрий сердца быка (Kagawa, Racker, 1966) и мембран микроворсинок кишечных клеток кролика (Yamamoto et al., 1971) необходимо присутствие диспергированного фосфатидилхолина.
С этими результатами хорошо согласуются наблюдения других авторов, определивших значение нативной структуры мембран для функционирования ферментов. Так, сукцинатдегидрогеназа в составе мембраны проявляет более высокую активность, чем после солюбилизации (Cerletti et al., 1968). При изучении активности гликолитического комплекса эритроцитов было обнаружено, что в мембранных фракциях активность этих ферментов в 24 раза выше, чем после разрушения - эритроцитов (Green et al., 1965).
В табл. 8 приведены результаты, полученные при изучении сорбции различных ферментов на искусственных полумембранах. Из табл. 8 видно, что при связывании мембранных ферментов на поверхностях липидного типа происходит их значительная активация, в то время как активность плазменных ферментов при адсорбции падает (Полторак, 1967; Шериев, Полторак 1970).
ТАБЛИЦА 8
Сравнительная активность ферментов в адсорбционных слоях различного типа (Полторак, 1967; Шериев, Полторак, 1970)
Мембранные ферменты Плазменные ферменты
Адсорбирующая поверхность щелочная фосфатаза 6=0 -j-1 сукцинат- дегидроге- наза 6=0,02 цитохром с 6= 2 • 10-* каталаза 6= 2 • 10^* гексоки-наза е= о,з фосфоглю- комутаза 6=0,2 кислая фосфатаза е=о-и
Г омогепный раствор 1 1 1 1 1 1 1
Силикагель 1,7 0,6 2,7 0,7 0,7 0,5 0,7
Силикагель + лаурияовая кислота 4 1,9 0,6
Силикагель кефалия 24,4 — 5,0 1,4 — 0,01 1,0
Силикагель -f-лецитин — 6,9 3,6 - — — _
Уголь — — — 0,4 — — —
Уголь -f- кефалин 2,4 3,7 ._. 0,5 0,06 _ _
-f- лецитин — 2,9 — — — — -
+ лаури-новая кислота — — — 0,3 0,03 — —
При адсорбции ферментов на носителях во многих случаях изменяется субстратная специфичность и спектр активности ферментов. Обнаружено, например, что во до нерастворимые производные протеолитических фер-
ГЛАВА 16. МЕМБРАННОЕ ПИЩЕВАРЕНИЕ
289
ментов в несколько раз активнее по белкам, чем по низкомолекулярным синтетическим субстратам (Ваг-Eli, Katchalski, 1963). Правда, этот феномен наблюдается не всегда. Так, было отмечено, что остаточная активность после связывания трипсина и химотрипсина с сефадексами в несколько раз выше по низкомолекулярным субстратам, чем по казеину (Axen, Porath, 1966). Еще более интересными в этом смысле являются данные, полученные Б. П. Суриновым (1965), показавшим, что при связывании трипсина и химотрипсина с производными целлюлозы может ослабляться или несколько возрастать их протеолитическая активность. В то же время увеличивается специфическая амидазная активность трипсина в 30—50 раз по сравнению с активностью растворенного в воде фермента. Этим данным соответствуют наблюдения, согласно которым активность комплексированных с сополимерами малеиновой кислоты-и дивинилового эфира протеаз (фицина, папаина, а-химотрипсина) снижается с увеличением молекулярного веса субстрата (Briimmer et al.,
1972).
Кроме того, изменяется характер действия фермента в различных формах на один и тот же субстрат. В частности, отмечено различие в действии на пепсиноген свободного и связанного трипсина по сравнению с нативным, которое заключается в уменьшении числа гидролизованных нерастворимым ферментом пептидных связей (Ong et al., 1966). а-Амилаза, ковалентно присоединенная к полистирену, освобождает большее количество глюкозы, чем свободный фермент (Ledingham, Hornby, цйт. по: Gryszki-ewicz, 1971). И наконец, коллаген переваривается связанным папаином быстрее, чем растворенным (Goldman et al., 1968).
Многочисленные данные свидетельствуют об изменении характера действия активаторов, ингибиторов и кофакторов на ферменты в растворе по сравнению с таковыми на носителях. Например, после солюбилизации утрачивается чувствительность мембранного фермента АТФазы сарко-плазматического ретикулума сердца кролика к ингибитору — оуабаину и действию ионов калия и натрия (Brown et al., 1966). После присоединения к целлюлозной матрице восстанавливается чувствительность фермента к оуабаину, но не к активирующему действию ионов. Нерастворимое полианионное производное трипсина ингибируется панкреатическим ингибитором, но оказывается нечувствительным к избытку соевого ингибитора (Levin et al., 1964). Цистеин активирует нативный фицин, но в комплексе с КМ-целлюлозой не оказывает влияния на фермент (Hornby et al., 1966).
