Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
2 1,23 24 А 15 170 А — + + + +
3 1,23 29 А И 170 А _ + + — +
4 1,23 18 А 22 170 А _ + — +
5 32 18 А И 130 А _ + — _ +
6 1,00 18 А 11 130 А — + + + +
7 1,60 18 А 11 130 А — + + + +
8 1,23 18 А И 130 А — + + + +
ронной плотности р (х) центросимметричной структуры можно использовать знаки фаз для первых пяти порядков дифракции, определенные из электронно-микроскопических данных, и значения Fk этих рефлексов, полученные из рентгенограмм нативного миелина (рис. 61).
Распределение электронндй плотности в элементарной единице миелина рассчитывали по формуле
p(*) = 2^cos(2jt/e т) (4)
гйе Fit — структурная амплитуда; к — порядок дифракции, х — переменная координата одномерной, повторяющейся элементарной единицы
миелина. Для центросимметричной модели 0О<т-
?
Для уменьшения погрешности, связанной с ограниченным числом членов ряда Фурье (на анализируемых рентгенограммах выявлялось лишь пять порядков дифракции), Fk делилось на /с1/» (Finean, Burge, 1963).
Полученные кривые распределения электронной плотности р (х) для различных параметров ступенчатой центросимметричной модели показаны на рис. 62. Наиболее удовлетворительно выбранную модель описывает кривая распределения плотности при последовательности знаков структурных амплитуд первых пяти порядков дифракции — + + — —•
Если допустить, что полученное распределение электронной плотности соответствует реальной структуре миелина, то оно в принципе не противоречит модели (Finean, 1956) структурной организации элементарной единицы миелина и указывает на то, что в элементарной единице миелина имеются две области с низкой электронной плотностью, что удовлетворяет модели с двумя билипидными слоями, и три области с более высокой электронной плотностью в центре и на периферии периода, соответствующие белковым или нелипидным слоям. Различия высоты пиков электронной плотности в центре и на периферии элементарной единицы согласуются с так называемым-фактором Финеана и могут отражать структурно-химическую неоднородность нелипидных слоев миелина. Принципиальным недостатком
ГЛАВА 9. МИЕЛИНОВАЯ ОБОЛОЧКА — МОДЕЛЬ МЕМБРАННЫХ СТРУКТУР 151
такого подхода к выяснению распределения электронной плотности является произвольный выбор модели. Дело в том, что при использовании параметров модели, соответствующих реальным электронно-микроскопическим данным, так же как и при их вариации в относительно небольших пределах, происходит смена знаков структурных амплитуд и соответственно резко меняется кривая распределения электронной плотности. К сожалению, нет экспериментальных результатов, которые позволили бы ограничить выбор параметров исследуемой модели. Вместе с тем, существует ряд данных, говорящих о том, что в процессе подготовки объектов для электронно-микроскопического исследования (во время фиксации, обезвоживания, заливки и полимеризации) структура миелиновой оболочки претерпевает- ряд сложных изменений. Так, при анализе лишь изменения длины периода миелина методом дифракции рентгеновых лучей под малыми углами было показано, что во время фиксации 0s04 основной период миелина укорачивается до 120 А, а после заливки в метакрилат несколько увеличивается (до 140—150 A) (Finean, 1974; Fernandez-Mo-ran, Finean, 1957).
Более обстоятельное рентгеноструктурное исследование влияния основных этапов препарирования на структуру миелина с учетом изменений интенсивностей обнаруживаемых рефлексов было проведено Моретцом с сотр. (Moretz et al., 1969а). При малых концентрациях 0s04 (пары 1%-ного раствора в течение 10 мин. при 4°С ) не происходит значительной дезориентации в пределах элементарной единицы миелина. В этом случае осмий связывается лишь с одной стороной липопротеиновой мембраны, т. е. с пограничными поверхностями основного периода. При общепринятой фиксации в 1 или 2%-ном растворе 0s04 в течение относительно длительного времени период повторения сокращается и наблюдается его дезорганизация. В этом случае осмий связывается со второй стороной липопротеиновой мембраны. Результаты этих рентгеноструктурных исследований согласуются с имеющимися данными по химическому изучению действия 0s04 на липопротеиновые биологические структуры (Bahr, 1954; Hake, 1965; Korn, 1966; Drecher et al., 1967). В последних работах показано, что 0s04 реагирует с некоторыми белковыми группами и двойными связями ненасыщенных липидов, вызывая денатурацию протеинов и образование мостиков из эфиров осмиевой кислоты и гликолей между липидными молекулами, стабилизируя их структуру. Не исключено также, что 0s04, оставаясь прикрепленным к двойным связям ненасыщенных липидов, создает дополнительные полярные группы, которые стремятся повернуть углеводородные хвосты липидных молекул к водным поверхностям, переворачивая углеводородную цепь (Korn, 1966; Drecher et al., 1967).
При изучении влияния КМпО^ на структуру миелина было показано (Moretz et al., 1969а), что подавляются высокие порядки дифракции, хотя в этом случае и не происходит сокращение периода миелина. Это коррелирует с данными (Hake, 1965) о том, что КМп04, будучи сильным денатурирующим агентом, вызывает деградацию третичной структуры белков миелина. Относительно действия КМп04 на липиды известно очень мало. По-видимому, как и в случае 0S04, КМп04 реагирует с двойными связями ненасыщенных липидов и, возможно, с их полярными головками, осуществляя стабилизацию липидных компонентов миелина. В вышеуказанной работе (Moretz et al., 1969а) исследовали также влияние дегидратации и по-
