CООТНОШЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМОРЕЗИСТЕНТНОСТИ И СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ МЕМБРАН ЭРИТРОЦИТОВ И ГЕМОГЛОБИНОВ

Борисова А. Г., Горюнов А. С., Суханова Г. А.
Институт биологии Карельского НЦ РАН, 185610 Петрозаводск
Стабильность биомембраны определяется как прямыми гидрофобными взаимодействиями алкидных цепей фосфолипидов, так и их контактами с аминокислотными остатками встроенных в бислой белков, при которых взаимодействие с водой сводится к минимуму. Процессом, инициирующим нарушение целостности бислоя, могут являться структурные превращения мембранных, а также внутриклеточных белков. Настоящая работа нацелена на выяснение относительной роли структурных вкладов белковой и липидной компонент в устойчивость биомембран к внешним воздействиям. Подход состоит в изучении адаптивных изменений и межвидовых различий резистентности и функциональных свойств эритроцитов, а также термоиндуцированных структурных переходов в их тенях и денатурации гемоглобинов некоторых видов пойкилотермных (рыб при сезонных изменениях температуры среды) и гомойотермных (млекопитающих) методами равновесного термогемолиза эритроцитов (ТГЭ) и дифференциальной сканирующей микрокалориметрии (ДСК). Показано, что эритроциты жвачных имеют большую устойчивость как к температурному лизису, так и к действию гемолитиков по сравнению с другими видами. Поскольку гемоглобины жвачных отличаются тем, что находятся в низкоаффинной конформации, был сделан вывод о корреляции устойчивости эритроцитов к гемолизу и сродства гемоглобина к О2. Значения энергии активации ТГЭ имеют величину, характерную для денатурации полипептидов, что остается веским указанием на вклад белков в устойчивость мембраны. Однако, данные о денатурации соответствующих гемоглобинов свидетельствуют об отсутствии взаимосвязи между теплоустойчивостью внутриклеточного содержимого (гемоглобина) и терморезистентностью эритроцитов, и следовательно, о решающей роли компонентов самой мембраны в механизме гемолиза. С другой стороны, термоиндуцированные структурные переходы в тенях и интактных эритроцитах происходят при температурах, значительно превышающих те, при которых может быть достигнут завершенный гемолиз эритроцитов рыб (38оС). Кроме того, устойчивость эритроцитов млекопитающих к термогемолизу оказалась выше, чем у рыб, а терморезистентность эритроцитов форели претерпевает сезонные изменения, согласующиеся с изменениями температуры воды. Поскольку пойкилотермные организмы в отличие от гомойотермных способны регулировать липидный состав мембран, приспосабливаясь к температуре среды, а мембраны рыб функционируют в диапазоне, который лежит значительно ниже, чем у млекопитающих, эти данные, как и приведенные выше, указывают на возможную важную роль фосфолипидного состава в устойчивости клеток, хотя и не позволяют полностью исключить вклад мембранных белков в процесс гемолиза. Предполагается, что структурной предпосылкой обнаруженных взаимосвязей является упаковка фосфолипидов, которая определяет структурную прочность бислоя и лежит в основе как устойчивости мембраны в целом, так и функциональной способности извлечения кислорода эритроцитами. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 97-04-8247).