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.