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.