Содержание

Определение и классификация Н+-АТФазы облигатно анаэробных бактерий Н+-АТФаза внешней клеточной мембраны растений и грибов Н+-АТФаза тонопласта Немитохондриальные H+-ATФазы клеток животных      Н+-АТФаза хромаффинных гранул      Другие Н+-АТФазы      Н+/К+-АТФаза слизистой желудка Соотношение функций Н+-АТФаз

Все ΔμH-генераторы, описанные в предыдущей главе, используют энергию света или дыхания, чтобы образовать протонный потенциал. АТФ не участвует в этом процессе. В настоящей главе будет рассмотрен другой случай, когда путь от использования энергетических ресурсов к ΔμH оказывается более сложным: энергия сначала превращается в АТФ и лишь затем используется для генерации ΔμH посредством Н+-АТФаз. Последние могут быть объединены термином "вторичные ΔμH-генераторы".

Как правило, Н+-АТФазы оказываются необходимыми, когда ни свет, ни энергия дыхания не доступны для мембраны, совершающей некоторую работу, связанную с расходом ΔμH. Примером такой системы могут быть анаэробные бактерии, получающие энергию гликолитическим путем. У таких бактерий АТФ, образованный ферментами гликолиза, может утилизироваться H+-ΔμHазой, находящейся в цитоплазматической мембране. ΔμH, генерируемая Н+-АТФазой, используется для совершения осмотической работы: аккумуляции метаболитов при участии Н+, метаболит-сим-портеров.

Описаны Н+-АТФазы, состоящие из нескольких белковых субъединиц с массами не более 65кДа. Комплекс может быть легко разделен на два субкомплекса: протон-проводящий фактор F0 и каталитический фактор F1. Гидролиз АТФ ферментами этого типа происходит без образования фосфорилированных интермедиатов. К этому типу АТФаз, определяемых как F0F1-АТФаза, относится Н+-АТФаза некоторых строго анаэробных бактерий. Следует отметить, что все перечисленные свойства присущи также Н+-АТФ-синтазе митохондрий, хлоропластов, хроматофоров и цитоплазматических мембран дышащих или фотосинтезирующих бактерий.

Другие Н+-АТФазы представляют собой очень длинный полипептид (порядка 100 кДа), которому может сопутствовать меньшая субъединица, имеющая скорее регулярные, чем каталитические функции. Реакция начинается с фосфорилирования одного из остатков аспартата большой субъединицы, что вызывает ее кон-формационный переход, обозначаемый Е1>Е2. Этот переход, видимо, сопровождается снижением свободной энергии гидролиза фос-фориласпартата. Последующее дефосфорилирование фермента регенерирует исходную форму Е1 Описанный механизм подобен такому Nа+/К+-АТФазы и Са2+-АТФазы. Е\Е2-АТФазы описаны для внешних клеточных мембран растений и грибов. Такая же структура обнаружена у Н+/К+-АТФазы эпителия желудка.

Недавно установлено, что существует еще один тип Н+-АТФаз, отличный как от F0F1 так и от Е1Е2. Его примером может быть Н+-АТФаза тонопласта - мембраны, ограничивающей вакуоли клеток растений и грибов. Возможно, к тому же типу Н+-АТФаз следует отнести ферменты, обнаруженные в мембранах секреторных пузырьков, эндосом и лизосом, а также аппарата Гольджи, эндоплазматического ретикулума и внешней клеточной мембране некоторых тканей животных.

Кроме роли Н+-АТФаз в совершении осмотической работы, следует отметить еще одну их функцию, а именно регуляцию внутриклеточного рН. В мембранах, содержащих Н+-АТФ-синтазу, генерация ΔμH за счет гидролиза АТФ может быть следствием обращения реакции, катализируемой этим ферментом. Такой эффект наблюдается, например, у некоторых бактерий, использующих как энергию дыхания или света, так и энергию гликолиза. Если такие бактерии подвижны, то ΔμH, образованная за счет гликолитического АТФ, может использоваться наряду с транспортом метаболитов и рН-регуляцией для совершения механической работы, т. е. вращения жгутика.

Список вторичных ΔμH-генераторов приведен в табл. 6. В этой главе будут рассмотрены Н+-АТФаз.