Н+-АТФаза и транспорт ионов через вакуолярную мембрану дрожжей Saccharomyces carlsbergensis

Вакуолярная система грибных и растительных клеток, включающая в себя как крупную центральную вакуоль, так и более мелкие везикулы, вовлечена в регуляцию уровня в клетке некоторых ферментов, а также важнейших низкомолекулярных метаболитов и неорганических ионов (Matile, 1978; bichko et al., 1982; Окороков, 1983).

Пристальное внимание исследователей к вакуолям цривлечено тем, что в этих органеллах накапливаются различные полезные для человека вещества: незаменимые аминокислоты, витамины, алкалоиды, органические кислоты, сахара (Matile, 1982).

Так, в вакуолях дрожжей сосредоточены аргинин, орнитин, s-аденозил-ь-метдонин (Matile, 1978), ионы Mg2+, К+, ортофосфа-та (Личко, Окороков, 1976; Личко, 1981). Вакуолярная компартмен-тация позволяет поддерживать в цитоплазме относительно постоянные и оптимальные для работы клеточных систем концентрации ряда веществ, а также мобилизовать запасные пулы метаболитов и ионов для поддержания жизнедеятельности в случае изменения внешних условий.

Накопление в вакуолях различных веществ против градиента концентрации, а также необходимость регуляции процессов входа и выхода их через вакуолярную мембрану указывают на то, что в этой мембране должны существовать специфические транспортные системы для этих веществ, а также системы, обеспечивающие эти транспортные процессы энергией.

Актуальность теш оцределяется тем, что изучение транспортных систем вакуолей позволяет понять как сами механизмы транспорта через вакуолярную мембрану, так и их взаимодействие со всем метаболизмом, и на этой основе увеличить накопление полезных для человека веществ.

К началу настоящей работы данные как по транспортным системам вакуолярной мембраны, так и по их энергообеспечению были немногочисленными. Изучение свойств систем транспорта аргинина (Boiler et al., 1975) и Б.^аденозил-1нУ1етионнна (Schwen-cke and de Robichon-Szulmajster, 1976) привело известнейшего исследователя вакуолей Матиля к выводу, что общим свойством вакуолярных транспортных систем, изученных в опытах с изолированными вакуолями, по-видимому, является отсутствие прямой зависимости транспорта от энергии, высвобождаемой при метаболизме (Matile, 1978).

В то же время, базируясь на общности законов клеточной энергетики, а также учитывая данные о наличии в вакуолях АТФ-азной активности, можно было предполагать возможность существования и участия в энергизации транспорта вакуолярной АТФазы.

АТФазная активность была определена в вакуолях дрожжей еще в 1969 году (Wiemken, 1969), однако множественность вакуолярных фосфогидролаз (Wiemken et al., 1979), не позволяла сделать вывода о существовании в вакуолях дрожжей специфической АТФ азы. Долгое время данные по оцределению АТФазной активности вакуолей, выделенных из различных организмов были противоречивыми. Одним авторы находили такую активность (Wiemken, 1969; Шабалин, 1979; Lin et al., 1977), другие не обнаруживали ее (Циоменко, 1978; Briskin and Leonard, 1980). До последнего времени некоторые авторы не считали окончательно доказанным существование специфической АТФазы в вакуолярной мембране (Boiler, 1982; Палладина, 1983).

Целью настоящей работы было определить, существует ли в вакуолях дрожжей Saccharomyces carlsbergeneis специфическая АТФаза, а также оценить ее возможное участие в энергизации транспорта ионов через вакуолярную мембрану у этих дрожжей.

Экспериментальные задачи были сформулированы следующим образом:

1. Изучить свойства АТФазной и других фосфогидролазных активностей вакуолей дрожжей S. carisbergensis с тем, чтобы выяснить, не обусловлена ли АТФазная активность другими фосфо-гидролазами вакуолей.

2. Солюбилизировать и очистить от других фосфогидролаз ?

АТФазу из вакуолей S.carisbergensis.

3. Выяснить, способна ли АТФаза вакуолей S. carisbergensis создавать электрохимический градиент ионов водорода U^IT1″) через мембрану этих органелл.

4. Может ли пирофосфатаза вакуолей выполнять функцию протонного насоса.

5. Определить, могут ли ионы, накапливающиеся в вакуолях in vivo использовать создаваемый АТФазой Л/И1Г1″ для своего транспорта.

6. Изучить, как некоторые ионы влияют на формирование химического градиента ионов водорода (dpH) и мембранного потенциала (Eg) через вакуолярную мембрану и могут ж эти ионы изменять анионную проницаемость тонопласта.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.