Нейрохимия - Ашмарин И.П.
ISBN 5-900760-02-2
Скачать (прямая ссылка):
Регуляция скорости окисления изолимонной кислоты осуществляется главным образом за счет изменения активности НАД-специфичной дегидрогеназы.
В отличие от НАДФ-ИЦДГ НАД-зависимый фермент относится к числу регулируемых; положительным аллостерическим фактором служит АДФ, а АТФ, напротив, ингибирует фермент. Эффект АДФ обусловлен конформационными изменениями фермента, в результате чего возрастает в 3-10 раз его сродство к субстрату. Одновременно происходит сдвиг оптимума pH в щелочную сторону, т.е. эффектор стабилизирует НАД-ИЦДГ, обеспечивая высокую каталитическую активность в достаточно широком диапазоне pH. Установлено также, что АДФ вызывает агрегацию молекул фермента с образованием надмолекулярных форм.
Необходимо подчеркнуть, что эффективность адениннукле-отидного контроля активности НАД-ИЦДГ определяется не столько абсолютными концентрациями АТФ, АДФ и АМФ,
175
сколько соотношением высоко- и низкоэнергетических компонентов адениннуклеотидной системы. В значительной степени эффективность адениннуклеотидного контроля НАД-ИЦДГ-реакции зависит от интрамитохондриальной концентрации ионов Са2+, которые изменяют Км фермента для изоцитрата. Установлено, что низкие концентрации Са2+ [(1-30)10~6М] повышают сродство фермента к изоцитрату, в то время как высокие
— ингибируют НАД-ИЦДГ. Недавно высказано предположение о возможном участии кальмодулина в регуляции НАД-ИЦДГ ионами Са2+.
Сопоставив механизмы регуляции НАД-ИЦДГ и цитрат-синтазы, можно сделать вывод о существовании специфической для мозговой ткани совместной, сопряженной регуляции скорости этих двух лимитирующих этапов ЦТК. Действительно, активность обоих ферментов согласованно и однонаправленно меняется при изменении соотношения между компонентами адениннуклеотидной системы. Уменьшение доли АТФ в общем пуле адениновых нуклеотидов и возрастание относительного содержания АДФ и АМФ вызывает повышение активностей обоих ферментов. Кроме того, ускорение образования лимонной кислоты в цитратсинтазной реакции и сопровождающее его накопление изоцитрата в силу тысячекратных различий в значениях Км для изоцитрата двух типов ИЦЦГ, также способствует увеличению активности именно НАД-ИЦДГ. На долю последней приходится окисление основной массы субстрата в митохондриях головного мозга.
Такая сопряженная регуляция начальных, лимитирующих этапов ЦТК и тесная зависимость их скорости от соотношения основных компонентов адениннуклеотидной системы обусловливает существование в головном мозге более жесткой корреляции между интенсивностью энергетического обмена и скоростью ЦТК. Эта характерная особенность позволяет рассматривать цитратсинтазу и НАД-изоцитратдегидрогеназу в митохондриях мозга как единый функциональный комплекс, подобно тому как по предложению У.Лоури и соавторов объединены в аналогичный функциональный комплекс два важнейших фермента, определяющие скорость гликолиза в головном мозге, — гексокиназа и фосфофруктокиназа.
5.5.4. Этапы окисления дикарбоновых кислот
Важной для метаболизма нервной ткани стадией ЦТК является центральный участок цикла — реакции биосинтеза и окис-
176
ления а-кетоглутаровой кислоты. Это объясняется уже упоминавшимся значением а-кетоглутарата как субстрата, тесно связанного с аминокислотами глутаминовой группы.
Реакцию окислительного декарбоксилирования а-кетоглутарата с образованием сукцинил-КоА катализирует а-кетоглута-ратдегидрогеназа (2-оксоглутарат: липоат-оксидоредуктаза аце-тилирующая акцептор, 1.2.4.2), относящаяся к числу наиболее сложно организованных мультиэнзимных комплексов. По своей структуре, механизму функционирования и контроля над активностью этот комплекс во многом сходен с рассмотренным пируватдегидрогеназным комплексом. Регуляция его активности также осуществляется за счет циклов фосфорилирования (образования неактивной формы фермента) и дефосфорилиро-вания (приводящего к активации энзима). Одним из наиболее важных факторов регуляции активности фермента в нервной ткани служит отношение АТФ/АДФ. На препаратах из ряда других тканей установлено, что на активность кетоглутаратдегид-рогеназы могут также оказывать влияние изменения отношения сукцинил-КоА/КоА, НАД+/НАДН и изменения концентрации ацил-КоА из длинноцепочечных жирных кислот. Эффект метаболитов дополняется действием ионов Са2+, которые снижают Км для а-кетоглутарата и ослабляют ингибирующее действие НАДН.
В последние годы в литературе появился ряд публикаций, в которых центральный участок ЦТК рассматривается как важный этап для поддержания суммарной концентрации метаболитов цикла на стационарном уровне. Эта функция обеспечивается одновременным участием а-кетоглутарата как.в ЦТК, так и в глутаматдегидрогеназной и трансаминазной реакциях. Транспорт а-кетоглутарата из митохондриального в цитоплазматический компартмент осуществляется транслоказой дикарбоновых кислот в обмен на малат. Окисление малата в митохондриях НАД-малатдегидрогеназой повышает интрамитохондриальный уровень оксалоацетата, что приводит к активации наиболее медленного этапа ЦТК — цитратсинтазной реакции.
