Н(+)/2e(-) СТЕХИОМЕТРИЯ В NADH:XИHOH РЕДУКТАЗНОЙ РЕАКЦИИ, КАТАЛИЗИРУЕМОЙ КОМПЛЕКСОМ I ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ МИТОХОНДРИЙ
Галкин А. С., Гривенникова В. Г.
МГУ им. М.В.Ломоносова, Биологический ф-т, каф. биохимии
Митохондриальная NАDН:убихинон-оксидоредуктаза
(ЕС 1.6.5.3, Комплекс I), катализирует энергопреобразующую реакцию:
NADH +
Q + Н + nН+m
- NAD+ +
QH2 +
nH+c (1) где Q и
QH2 -
окисленный и восстановленный внутримембранный убихинон, а nН+m
и nH+c - протоны, векторно перенесённые
через мембрану. Такая важная характеристика работы фермента, как
величина стехиометрии n
(отношение >Н+/2е-)
до сих пор остается предметом дискуссий [Brandt,
1997].
Отношение
>Н+/2е-
было определено с использованием быстрореагирующего рН-электрода
на препарате Комплекса I митохондрий сердца крысы, заблокированных
цианидом. Фермент, входящий в состав дыхательной цепи, осуществлял
чувствительный к разобщителю векторный перенос протонов наружу
при восстановлении известного количества Q1
внутримитохондриальным NADH. Быстрое закисление среды инкубации
после внесения добавки Q1 сменялось медленным возвращением
рН к начальному уровню. Величина стехиометрии, равная 3,93 Н+/2е-,
была определена стандартной методикой по величине пика [Lawford,
Garland, 1972].
Хорошо сопряжённые
субмитохондриальные частицы из митохондрий сердца быка, заблокированные
на уровне bc1
комплекса, катализировали быструю, чувствительную к разобщителю
реакцию переноса протонов внутрь везикул в процессе окисления
известного количества NADH экзогенным Q1. Наружное
защелачивание, внутреннее закисление и кинетика окисления NADH
регистрировались спектрофотометрически. Вычисление стехиометрии
через отношение начальных скоростей защелачивания среды инкубации
и окисления NADH даёт величину 4,0 Н+
векторно переносимых через мембрану на 1 моль окисленного NADH.
ADP-рибоза, конкурентный по отношению к NADH ингибитор, понижал
скорость транслокации протонов и окисления NADH, не влияя на величину
>Н+/2е-.
Ротенон и пиерицидин А полностью блокировали перенос электронов
от NADH на эндогенный Q10,
тогда как NADH:Q1-редуктазная
реакция тормозилась лишь частично и была сопряжена с переносом
протонов с величиной стехиометрии, также равной 4
Н+/2е-.
Исходя из того,
что определённая нами стехиометрия работы Комплекса I не меняется
в присутствии ротенона, можно говорить о том, что Q1
взаимодействует с терминальным редокс-компонентом фермента, который
находится уже после всех протонпереносящих механизмов.