АТОМНО-СИЛОВАЯ МИКРОСКОПИЯ В ИССЛЕДОВАНИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КАТАЛАЗЫ С ИНГИБИТОРОМ
Корнеев Н. В., Косенко Е. А., Каминский Ю. Г.
Технический университет, Зеленоград; *Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино
В данной работе мы провели
исследование взаимодействия каталазы с предполагаемым ингибитором
NO с помощью ферментативного анализа. Затем водный раствор коммерческого
фермента наносили на подложку и после высушивания на воздухе анализировали
методом атомно-силовой микроскопии. В некоторых экспериментах
использовали эндогенную каталазу в составе тканей животных. В
качестве источника NO как естественного ингибитора каталазы применяли
нитропруссид натрия. Оказалось, что 200 мкМ нитропруссид натрия
снижает каталитическую активность фермента на 55%. В гомогенатах
мозга и печени крысы каталазная активность снижалась 200 мкМ нитропруссидом
на 35-37%. Поэтому для наблюдения возможных структурных перестроек
в молекуле каталазы при ее взаимодействии с ингибитором мы применяли
100 мкМ и 1 мМ концентрации нитропруссида. Атомно-силовой микроскопический
анализ чистой каталазы показал наличие равномерно распределенных
в поле наблюдения структур округлой формы с максимальным размером
30-80 нм в двумерном изображении. В смеси с нитропруссидом натрия
наблюдаются много более крупные частицы, неравномерно распределенные
на подложке и часто вытянутой формы, так что их максимальный размер
достигает 500-600 нм и изредка даже 1500 нм. В трехмерном изображении
чистая каталаза представляется частицами высотой около 5 нм (максимум
14 нм). Взаимодействие с ингибитором сопровождается 10-30-кратным
укрупнением частиц как в плоскости, так и в объеме: максимальная
высота отдельных частиц в трехмерном изображении достигает 92-96
нм. Приведенные результаты свидетельствуют о том, что взаимодействие
каталазы с ингибитором сопряжено со снижением ферментативной активности
более чем вдвое и с увеличением размеров частиц. Последнее связано,
вероятно, с образованием крупных гранул, состоящих из множества
молекул фермента. Таким образом, генератор NO нитропруссид натрия
является ингибитором каталазы, по данным биохимического анализа.
Взаимодействие каталазы с этим ингибитором характеризуется агрегацией
молекул фермента. Атомно-силовая микроскопия может использоваться
для анализа событий на молекулярном уровне.