Креатінкіназна система: транспортна функція.

Сучасний етап у вивченні креатінкіназна системи, що ознаменувався ревізією “класичних” уявлень, почався в кінці 60-х років, коли об’єктом дослідження фізіологів стала серцева м’яз. В кінці 60-70-х років стало ясно, що велика частина, якщо не всі, “розчинні” білки в клітині взаємодіють між собою і з внутрішньоклітинними структурами [Clegg.JS ea 1984, Курганов ea 1986]. Було висловлено припущення, що компартмент в клітці необов’язково повинен бути обмежений мембраною, як, наприклад, мітохондрії, і що компартментом може бути мікросередовище в області міцно або навіть слабо взаємодіючих білків, а також близько внутрішньоклітинних поверхонь. Такого роду компартменти стали називати метаболічними і функціональними компартментами, а також мікрокомпартментамі [Srere, ea 1974]. Мікрокомпартмент не має видимих ​​фізичних кордонів, хоча і зберігає повну або часткову кінетичну ізоляцію [Friedrich, ea 1991]. Уявлення про компартментаціі метаболізму були широко використані при аналізі роботи креатінкіназной системи в серцевому м’язі. У 1968 р. Герко та Шлетте [Gerken, ea 1968] встановили, що при перфузії серця кролика розчином, що містить інгібітор КК, стомлення настає при зниженні концентрації АТР всього лише на 15-20%. Автори припустили, що більша частина внутрішньоклітинного АТР не може безпосередньо досягти скорочувальних білків, так як аденілових нуклеотиди не дифундують вільно між місцями їх утворення і споживання. У 1970 р. Гудбьярнасон і співавт. [Gudbjarnason, ea 1970] показали, що ішемічна серцевий м’яз перестає скорочуватися, коли весь КФ витрачений, а концентрація АТР залишається на рівні 80% від контролю. З цих спостережень також був зроблений висновок, що АТР у клітинах серця компартменталізован. Незадовго до цих робіт, в 1964 р., були відкриті ізоферменти КК: 3 цитоплазматичні форми, MM, MB і ВВ, побудовані з субодиниць двох типів [Eppenberger, ea 1964], і мітохондріальний ізофермент – мт-КК [Jacobs, ea 1964] . Незабаром з’явився ряд робіт, виконаних на мітохондріях з м’язів і серця, які показали, що Кр стимулює дихання мітохондрії внаслідок того, що мт-КК, локалізована на зовнішній поверхні внутрішньої мембрани [Jacobus, ea 1973, Vial, ea 1972], може ефективно регенерувати ADP [Vial, ea 1972, Jacobus, ea 1973, Bessman, ea 1966]. Звідси випливало, що в фізіологічних умовах макроергічних фосфатів повинен виходити з мітохондрії і переноситися до місць споживання не у вигляді АТР, а в формі молекул КФ. Слід було очікувати також, що в місцях споживання енергії повинна знаходитися КК, що забезпечує зворотний перенос фосфору з КФ на ADP. Дослідження показали, що, дійсно, в скелетної та серцевої м’язах КК пов’язана не тільки з мітохондріями, але і з миофибриллами [Ottaway.JH ea 1967, Scholte. ea 1973, Ogunro, ea 1977], саркоплазматическим ретикулумом [Ogunro, ea 1977, Kleine, ea 1965, Baskin, ea 1970], плазматичною мембраною [Сакс ea 1976], ядром [Єрашова ea 1979].

У серці цитоплазма містить половину ММ-форми, а також всю МВ-й ВВ-КК; їх сумарна активність складає 40-50% від загальної активності КК [Scholte. ea 1973, Saks, ea 1974].

У мітохондріях міститься 20-40% активності [Scholte. ea 1973, Saks, ea 1974], а решта припадає на частку інших внутрішньоклітинних структур [Scholte. ea 1973, Saks, ea 1974].

У скелетних м’язах, де вміст мітохондрії невелика, на їх частку припадає лише 2,5-6% від загальної активності КК [Сакс ea 1977, Schmitt.T, ea 1985], хоча питома активність мт-КК в скелетних м’язах не нижче, ніж в серці [Сакс ea 1977, Липська ea 1987].

У миофибриллах серця і скелетних м’язів ссавців ММ-КК є інтегральною частиною М-лінії [Wallimann, ea 1985]; в скелетних м’язах на частку цієї КК припадає 5% від загальної активності ферменту [Wallimann, ea 1985], а велика частина решти активності присутній в цитоплазмі.

Ряд робіт був присвячений вивченню потенційних можливостей КК, пов’язаної з мофібрілламі (див. огляд [Ventura-Clapier, ea 1994]). Було показано, що АТР, утворений в креатінкіназной реакції, має переважний доступ до активним центрам ATРази міозину в порівнянні з АТР середовища [Bessman, ea 1980, Savabi, ea 1983], a ADP, утворений в АТРазной реакції, більш доступний для КК, ніж для доданої ззовні піруваткінази [Saks, ea 1984]. У присутності КФ і ADP міофібрили скорочуються швидше і сильніше і краще розслабляються, ніж у присутності одного тільки АТР, навіть при його високій концентрації [Savabi, ea 1983]. У присутності КФ і ендогенної КК набагато менші концентрації АТР потрібні для того, щоб забезпечити розслаблений стан міофібрил, ніж у відсутність КФ [Veksler, ea 1984, Ventura-Clapier, ea 1985] або в присутності доданої піруваткіназной системи [Ventura-Clapier, ea 1985 ]. У присутності КФ Кm міофібріллярного АТРази для MgATP знижується [Krause, ea 1992]. Був зроблений висновок, що під час активності КФК та ​​відповідні АТРази утворюють функціональні компартменти, що створюють дифузійні обмеження для АН; завдяки активності КФК концентрація АН в компартментах відрізняється від їх концентрації в решті цитоплазмі, і саме ці локальні концентрації визначають функціональну активність АТРаз, зокрема АТРази міозину [Savabi, ea 1983, Saks, ea 1984, Єлізарова ea 1978]. В результаті цих досліджень було сформульовано уявлення про транспортної функції креатінкіназной системи. Згідно з цим поданням, АН компартменталізовани в місцях їх синтезу і споживання; ММ-КК в миофибриллах і мт-КК функціонують однонаправленно, тобто в умовах, далеких від рівноваги (на мал. 1 напрямок активності показано стрілками); рух макроергічних фосфатів між місцями запасання та споживання енергії здійснюється через “креатинфосфатного човник” [Bessman, ea 1981].

Comments are closed.