Мембранные ферменты отличаются от растворимых ферментов одним важным свойством: все они прочно связаны с липидным бислоем соответствующих мембран. Поэтому помимо субстратов, активаторов или ингибиторов их регуляторами являются сами мембранные липиды. Липиды при этом могут выполнять две функции: 1) создавать необходимую среду; 2) действовать как аллостерический регулятор, модулирующий активность фермента. В первом случае липиды не только предотвращают денатурацию ферментов друг с другом и с прочими мембраносвязанными компонентами, в частности с липофильными субстратами. В качестве аллостерических эффекторов липиды обычно активируют фермент преимущественно путём стабилизации его в определённой стабилизации. В идеальной экспериментальной системе аллостерическим эффектором должен быть специфический липид, а необходимое для работы окружение фермента должно создаваться всей основной массой липидов в бислое. К сожалению, пока обнаружен только один пример абсолютной специфичности фермента к определённому липиду. β-Гидроксибутиратдегидрогеназе для проявления каталитической активности необходим именно фосфатидилхолин, а в большинстве случаев ферменты достаточно эффективно активируются различными липидами. На ферментативную активность может влиять также физическое состояние бислоя, в частности поверхностная плотность заряда и вязкость. Изменение физического состояния бислоя может влиять на взаимодействие с ферментом любых липидов, в том числе и тех, которые функционируют как аллостерические эффекторы.
Для исследования влияния липидов на мембранные ферменты применяется метод смешанных мицелл. Фермент растворяют в детергенте, не активирующем его, и к смеси добавляют липиды. Многие мембранные ферменты сохраняют определённую активность и в детергенте, причём такая активность сильно зависит не только от природы фермента, но и от выбранного детергента, а также, возможно, от наличия эндогенных липидов в препарате очищенного фермента. Для метода смешанных мицелл желательно полностью освободить фермент от липида. Методы полного обезжиривания обычно основаны на пропускании препарата фермента через среду с большим избытком детергента. Для этого используют гель-фильтрацию, центрифугирование в градиенте плотности сахарозы или связывание фермента с каким-либо твёрдым носителем (например, ДЭАЭ-сефарозой) с последующим промыванием избытком детергента.
Метод смешанных мицелл имеет ещё и то преимущество, что липофильный субстрат можно добавить в мицеллах того же детергента, хотя в этом случае могут возникнуть трудности, связанные с пространственным разделением фермента и субстрата. К сожалению, физическое состояние комплекса фермент-детергент-фосфолипид определить практически невозможно, и это серьёзный недостаток описываемого подхода.
Результаты исследования многих систем позволяют сделать несколько общих выводов.
1. Для активации фермента очень редко бывает необходим липид с какой-то строго определённой структурой. Одни липиды активируют данный фермент с большей эффективностью, чем другие, однако такое предпочтение может зависеть от условий измерения. Может оказаться, что липид, с высокой эффективностью активирующий фермент, вообще не присутствует в мембране, из которой этот фермент выделен.
Статьи и публикации:
Пшеница
Пшеницу человек возделывает более 10 тыс. лет. Но в разные эпохи люди выращивали разные виды пшеницы (всего род пшеница включает их около 20). Вспомним, например, "Сказку о попе и работнике его Балде" А. С. Пушкина. Нанимаясь на ...
Техника записи сигналов
от нейронов с помощью электродов
Для решения некоторых задач существенно регистрировать активность одного нейрона или даже одного ионного канала, тогда как для других задач необходима суммарная активность многих нейронов. Ниже коротко суммируются основные приемы для запи ...
Возрастные особенности строения и функционирования слухового
анализатора
Основной функцией органов слуха является восприятие колебаний воздушной среды. Органы слуха тесно связаны с органами равновесия. Рецепторные аппараты слуховой и вестибулярной системы расположены во внутреннем ухе.
Слуховые восприятия оче ...