ОБОБЩЕННАЯ МОДЕЛЬ МЕХАНОХИМИЧЕСКОГО СОПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ МИОЗИНОВОЙ АТФАЗЫ: "КОНФОРМАЦИОННЫЙ МАЯТНИК" С ЭНТРОПИЙНОЙ ДВИЖУЩЕЙ СИЛОЙ
Хоштария Д. Э., Бердзенишвили Н. О., Хурцилава М. С., Сараули Д. В.
Институт молекулярной биологии и биофизики АН Грузии, Тбилиси
Согласно структурным данным,
в субфрагменте S1
миозина помимо
локальных перестроек, могут происходить конформационные изменения
шарнирного типа, охватывающие практически всю глобулярную часть
макромолекулы [Fischer et al., 1995; Sugimoto
et al., 1995].
Эти изменения имеют обратимый характер и играют ключевую роль
в механохимической функции актомиозиновой АТФазы. В литературе
они известны также как переходы между слабо- и сильно-связанными
с актином А- и R-состояниями.
В стационарном режиме протекания реакции гидролиза АТФ S1-фрагментами
лимитирующей скорость стадией является переход (изомеризация)
типа A>R,
проявляющийся в зависимости соответствующей каталитической константы
от кинематической вязкости среды (водно-сахарозные и водно-глицериновые
растворы) [Хоштария,
Гогуадзе, 1986, 1987; Khoshtaria et al., 1998]:
Kcat
~ Аз-д
exp (-Ea*/RT),
где з -
вязкость, Ea* -
энергия активации, не зависящая от вязкости среды (внутренний
конформационный барьер), д -
эмпирический параметр, для данной реакции равный 0.55. Из приведенные
данных следует, что эффективная энергия активации процесса увеличивается
при увеличении вязкости среды, отражая свойства, присущие любым
процессам сопряженным с конформационными барьерами. Повышение
ионной силы раствора (до 3.0 М КС1) также приводит к понижению
каталитической константы гидролиза АТФ S1-фрагментами в несколько
раз. Однако в данном случае эффективная энергия активации практически
не изменяется. Этот результат свидетельствует о ключевой роли
специфических электростатических взаимодействий в активном центре
миозиновой АТФазы и о влиянии ионов добавляемого электролита путем
экранировки этих взаимодействий (эффект типа Дебая-Хюккеля). Такая
экранировка, по-видимому, элиминирует часть свободной энергии,
запасенной в результате специфического электростатического взаимодействия,
которое, очевидно, имеет в основном энтропийную
природу, и является главной движущей силой функционального конформационного
перехода A>R.