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).