НЕСТАЦИОНАРНЫЙ ЭЛЕКТРОГЕННЫЙ ТРАНСПОРТ ИОНОВ НАТРИЯ Na-,K-АТФАЗОЙ В МОДЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

Соколов В. С., Аюян А. Г., Апель Х.-Ю.
Институт электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, 117071 Москва; *Биологический факультет Университета Костанц, Констанц, Германия
Исследовался нестационарной электрогенный транспорт, осуществляемый Na-,K-ATФазой в фрагментах мембран, адсорбированных на плоской бислойной липидной мембране (БЛМ). Быстрое освобождение ATФ из связанной формы под действием вспышки ультрафиолетового света в среде, содержащей ионы натрия, но в отсутствие ионов калия вызывает появление переходного тока, связанного с переносом ионов натрия ионным насосом из раствора в область контакта БЛМ с фрагментом. Зависимость тока короткого замыкания от времени удовлетворительно аппроксимировалась суммой трех экспонент. Если к мембране приложить внешнее переменное напряжение, переходный ток содержит дополнительную компоненту, которая может быть зарегистрирована как изменение адмиттанса (емкости и проводимости) мембраны (Соколов и др., 1992). Было показано, что регистрация изменений емкости позволяет определить те же параметры процесса релаксации ионов натрия в белке, который ранее был обнаружен и изучен на клеточных системах (Sokolov et al., 1998). По зависимости изменения емкости от частоты можно определить характерное время релаксации, а по зависимости изменения емкости от суммарного заряда, перенесенного после освобождения АТФ при варьировании интенсивности вспышки, - потенциал асимметрии распределения ионов, соответствующий половинному заполнению мест связывания в белке. Исследовалась зависимость указанных параметров емкостного тока, а также экспоненциальных показателей функции, аппроксимирующей ток короткого замыкания, от ионного состава растворов. Увеличение концентрации NaCl до 100 мМ приводило к уменьшению характерного времени роста тока короткого замыкания и к увеличению емкостного тока. При дальнейшем увеличении концентрации наблюдалось замедление кинетики транспорта, которое регистрировалось как увеличение характерного времени роста тока, либо как сдвиг частотной зависимости изменения емкости в область низких частот. Эффект не изменялся при замене ионов натрия на ионы холина, но существенно зависел от природы анионов. При введении растворов солей холина с разными анионами: Cl-, Br- и I- эффективность анионов уменьшалась в ряду I->Br->Cl-. Соответствие этого ряда ряду Хоффмейстера и ряду, установленному Р. Постом при изучении связывания меченого фосфата (Post and Suzuki, 1991), позволяет предположить, что эффект высокой концентрации соли на функционирование АТФазы обусловлен влиянием хаотропных ионов на конформационное состояние белка. Полученные результаты можно объяснить в рамках модели, в которой активный транспорт осуществляется путем поочередного открывания полостей с разных сторон мембраны ("каналов доступа"), через которые происходит связывание и освобождение ионов в активном центре белка.