|
ство исследователем склоняется к версии, что катионное взаимодействие происходит внутри трансмембранных сегментов а-субъединицы молекулы, в то время как аминокислоты, которые вовлечены в процесс координации с АТФ, обнаруживаются в большой цитоплазматической петле между трансмембранными сегментами М4 и М5 (234,97). Присоединение к АТФ-азе трех ионов Na+ активирует фермент, и он катализирует расщепление АТФ, причем фосфатный остаток присоединяется к АТФ-азе. В результате происходит изменение конформации фермента: ионный канал закрывается с внутренней стороны мембраны и открывается с наружной; одновременно уменьшается (примерно в 10 раз) сродство центров связывания к ионам Na+. Ионы Na+ покидают фермент, а к нему (к специальным центрам связывания) присоединяются ионы К+. Самое высокоаффинное «замыкание» ионов К+обнаруживают карбоксильные группы в трансмембранных сегментах 4, 5 и 6 р-субъединицы (230). В этом процессе ключевую роль играют три аминокислоты, локализованные в 5 и 6 сегментах, Ser775, Asp804 и Asp808 (252). Ионы К+так изменяют фермент, что происходит гидролитическое отщепление фосфатного остатка от фермента. В результате вновь изменяется конформация фермента: ионный канал закрывается с наружной стороны и открывается с внутренней, сродство к ионам К+снижается, и они освобождаются в цитозоль (38).Таким образом, структурные изменения проходят через большинство доменов азы как цепь «замыканий» катионсвязывающих доменов (234). Неясны механизмы синхронного с процессами ионообмена гидролиза АТФ, энергия которого нужна именно для того, чтобы изменять сродство к ионам по разные стороны мембраны. Установлено, что ведущую роль во взаимодействии фермента с АТФ играют аминокислоты Glu472 и Lis480 а-субъединицы (332). За полный цикл работы насоса из клетки в межклеточное вещество переносятся три иона Na , а в обратном направлении два иона К . Поскольку перенос катионов неэквивалентен, одновременно с разностью их концентраций возникает и разность электрических потенциалов, т.е. натриевый насос работает в электрогенном режиме. Разность потенциалов небольшая, она составляет |
субъединицей в эктодомене, внутри цитоплазматической мембраны и в цитоплазме. N-терминал p-цепи индуцирует конформационные изменения данного комплекса, обуславливая функциональные эффекты взаимодействия. Выяснено, что связывание ионов К* происходит именно при помощи рсубъединицы и осуществляется ее эктодоменом. Методом клонирования определена локализация гена, кодирующего рЗизоформу АТФ-азы. Он расположен в q22-23 регионах хромосомы 3 (556). Ген, кодирующий а2-изоформу, находится в хромосоме 1 (375). Установлено, что в процессе сборки фермента осуществляется взаимодействие трансмембранного участка р-субъединицы и ее эктодомена с а-субъединицей, что необходимо для правильного «сворачивания» АТФазного комплекса, который затем достигает плазматической мембраны и становится функционально компетентным (427). Сочетания различных изоформ субъединиц фермента образуют изозимы, число которых в человеческом организме к настоящему моменту составляет 9 (325). Их функциональная специфичность определяется каталитическими особенностями, индивидуальной чувствительностью к регуляции гормонами и другими эндогенными веществами. Внутриклеточные мессенджеры, при помощи которых происходит транскрипция генов, кодирующих соответствующие изозимы, также могут различаться (482). Регуляция изоферментов АТФ-азы дает клеткам возможность координировать активность фермента в соответствии с их физиологическими потребностями. В настоящий момент механизм действия Ма+,К+-зависимой АТФ-азы представляется следующим образом. Взаимосвязь двух функций катионного транспорта и гидролиза АТФ, связанного с активным транспортом ионов Na+ и К+,осуществляется через взаимодействие двух структурных единиц. Большинство исследователей склоняется к версии, что катионное взаимодействие происходит внутри трансмембранных сегментов асубъединицы молекулы, в то время как аминокислоты, которые вовлечены в процесс координации с АТФ, обнаруживаются в большой цитоплазматической петле между трансмембранными сегментами М4 и М5 (481,267). Присоединение к АТФ-азе трех ионов Na+ активирует фермент, он катализирует расщепление АТФ, причем фосфатный остаток присоединяется к АТФ-азе. В результате происходит изменение конформации фермента: ионный канал закрывается с внутренней стороны мембраны и открывается с наружной; одновременно уменьшается (примерно в 1 0 раз) сродство центров связывания к ионам Na+. Ионы Na+ покидают фермент, а к нему (к специальным центрам связывания) присоединяются ионы К*. Самое высокоаффинное «замыкание» ионов К* обнаруживают карбоксильные группы в трансмембранных сегментах 4, 5 и 6 р-субъединицы (476). В этом процессе ключевую роль играют три аминокислоты, локализованные в 5 и 6 сегментах, Ser775, Asp804 и Asp808 (541). Ионы К* так изменяют фермент, что происходит гидролитическое отщепление фосфатного остатка от фермента. В результате вновь изменяется конформация фермента: ионный канал закрывается с наружной стороны и открывается с внутренней, сродство к ионам К* снижается, и они освобождаются в цитозоль (143).Таким образом, структурные изменения проходят через большинство доменов АТФ-азы как цепь «замыканий» катионсвязывающих доменов (481). Неясны механизмы синхронного с процессами ионообмена гидролиза АТФ, энергия которого нужна именно для того, чтобы изменять сродство к ионам по разные стороны мембраны. Установлено, что ведущую роль во взаимодействии фермента с АТФ играют аминокислоты Glu472 и Lis480 а-субъединицы (693). За полный цикл работы насоса из клетки в межклеточное вещество переносятся три иона Na\ а в обратном направлении два иона К*. Поскольку перенос катионов неэквивалентен, одновременно с разностью их концентраций возникает и разность электрических потенциалов, т.е. натриевый насос работает в электрогенном режиме. Разность потенциалов небольшая, она составляет меньше 0,1 В, однако напряженность электрического поля достаточно велика, около 100000 В/см. Таким образом, Ма+,К+-зависимая АТФаза принимает участие в образовании трансмембранного электрохимического потенциала. В результате ее действия создается разность концентраций ионов между цитозолем и внеклеточной жидкостью. Ионы Na+ и К+ в некоторой степени способны проходить через мембрану и путем простой диффузии. Эта диффузия ведет к уменьшению разности концентраций. Для поддержания градиента концентраций на постоянном уровне Na,KАТФ-аза работает непрерывно, чтобы компенсировать утечку ионов, так как постоянные пределы внутриклеточной концентрации К* необходимы для протекания множества метаболических реакций. Одна из важных функций натриевого насоса заключается в создании препятствия для набухания клетки: его работа приводит к такому распределению ионов, что по обе стороны мембраны |