ВОЗМОЖНЫЙ МЕХАНИЗМ ФОТОАКТИВАЦИИ G-БЕЛКА ТРАНСДУЦИНА В ПАЛОЧКАХ СЕТЧАТКИ ПОЗВОНОЧНЫХ

Кимура Н., Орлов Н. Я.
Токийский столичный институт геронтологии, Токио 173, Япония; *Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино
В палочках сетчатки позвоночных одна молекула обесцвеченного родопсина (R*) активирует > 20000 молекул G-белка трансдуцина (Gt) в секунду. Выполненный в настоящей работе критический анализ существующих данных дает основания сомневаться в правомерности широко распространенной точки зрения, согласно которой такая экстремально высокая скорость активации Gt обеспечивается в результате индуцируемого молекулой R* обмена связанного GDP на свободный GTP. Предложен альтернативный механизм быстрой активации Gt, функционирующий с участием нуклеозиддифосфаткиназы (NDP-киназа). По современным представлениям NDP-киназа является мультифункциональным белком, причем некоторые из его функций могли бы осуществляться через его взаимодействие с G-белками. Рассматриваемая модель основана на хорошо известной схеме активации Gt, но учитывает обнаруженные недавно феномены (1) GTP-зависимого высокоаффинного взаимодействия растворимой NDP киназы сетчатки быка или б-изоформы рекомбинантной NDP-киназы крысы с локализованными в фоторецепторных мембранах комплексами между R* и Gt и (2) GTP-независимого низкоаффинного взаимодействия между NDP-киназой и R*. Предполагается, что результатом взаимодействия между NDP-киназой и комплексом R*-Gt является фосфорилирование связанного GDP в активном центре Gt. Образовавшийся активный Gt-GTP высвобождается, тогда как комплекс между R* и NDP-киназой не успевает диссоциировать и быстро (<< 1 мс) ассоциирует с новой молекулой Gt-GDP. Таким образом, комплекс R*-NDP-киназа активирует большое количество молекул Gt и, следовательно, обеспечивает высокую скорость формирования пула активных молекул Gt даже при низкой концентрации (10 мкМ) NDP киназы в палочках. Отмечается, что NDP-киназа обладает огромной каталитической активностью (>60000 ферментативных актов в секунду на молекулу белка) и, таким образом, потенциально способна обеспечить требуемую скорость фосфорилирования связанного GDP. Предложенный механизм предполагает наличие конструктивных особенностей в системе фототрансдукции позвоночных, обеспечивающих ей высокое быстродействие при предельно низком уровне собственных шумов.