ИСТИНА

Субъединица I цитохромом с оксидазы (ЦО) митохондрий и многих бактерий содержит специальный Центр Связывания Катионов (ЦСК), локализованный вблизи гема а и обращенный Во внешнюю водную фазу. В бактериальной ЦО там находится прочно связанный Ca2+[1], а у ЦО млекопитающих сайт обратимо связывает Ca2+ или Na+ [2]. Присоединение Ca2+ вызывает сдвиг спектра гема а , что позволило ранее определить характеристики связывания Ca2+ с ЦСК. Na+ практически не меняет спектральные свойства гема а , но конкурирует с Ca2+ , снижая кажущееся сродство последнего к ЦСК [2]. Физиологическая значимость явления оставалась неясной до последнего времени, когда наша группа обнаружила, что добавленный снаружи Ca2+ может в 2-3 раза ингибировать активность ЦО в составе митохондрий или выделенной из сердца быка с Ki ~1 M, близкой к Kd связывания Ca2+ с ЦО [3]. Известно, что находящиеся в цитоплазме ионы металлов, например Na+, влияют на связывание Ca2+ с ЦО, а значит могут модулировать ингибирующий эффект Ca2+ на дыхание. В связи с этим мы изучили ингибирование дыхания Ca2+ в среде, близкой по солевому составу к цитоплазме, содержащей 150 мM K+, 12 мM Na+ и 1 мM Mg2+. Содержание свободного Ca2+ контролировалось с помощью Са-НТА(нитрилтриацетат) буфера. Максимальное ингибирование в данной среде было примерно двукратным, как и в предыдущих опытах, однако, кажушаяся Ki увеличилась с ~1 µM до ~10-20 µM в соответствии с тем, как Na+ влиял на связывание Ca2+ по данным спектральных измерений [2]. Следовательно, покоящаяся клетка защищена Na+ от ингибирующего действия ионов Ca2+ , которое, однако, может вступить в игру на пике выброса Ca2+ эндоплазматическим ретикулумом (ЭР) в приграничное с мембранами митохондрий пространство в ответ на разные стимулы, например, во время Са спайков в сокращающемся сердце. Ингибирующий эффект Ca2+ характерен только для ЦО высших животных. Его нет у гомологичных ЦО из бактерий, даже если фермент мутирован в форму, связывающую Ca2+ обратимо, как бычья ЦО. Такая специфичность ингибирующего эффекта кальция согласуется с тем, что в связывании Ca2+ с ЦСК участвуют два ключевых остатка аминокислот, входящих в состав выходной части так называемого «Н-протонного канала», обнаруженного в 3-х мерной структуре бычьей ЦО [4]. У бактериальной ЦО выходная часть «Н-протонного канала» не консервативна. Т.о. селективность ингибирования Ca2+ бычьей ЦО является экспериментальным свидетельством функциональной значимости Н-канала для ЦО из митохондрий высших животных. Работа поддержана грантом РФФИ 14-04-00425 [1] Pfitzner, U., Kirichenko, A., Konstantinov, A.A., Mertens, M., Wittershagen, A., Kolbesen, B.O., Steffens, C.M., Harrenga, A., Michel, H., Ludwig, B. (1999) FEBS Letters 456, 365-369. [2]. Kirichenko, AV, Pfitzner, U, Ludwig, B, Soares, CM, Vygodina, TV, Konstantinov, AA Biochemistry (2005),44,12391-12401. [3] Vygodina, T., Kirichenko A., Konstantinov A.A.(2013).PloS one 8 (9): e74436 [4] Yoshikawa S, Muramoto K, Shinzawa-Itoh K (2011) Annu Rev Biophys 40: 205-223