Температурная зависимость активности нейтральных протеаз печени сусликов при зимней спячке и в ходе индуцированного пробуждения

Липидному составу мембран отводится важная роль в устойчивости организма млекопитающих к действию низких температур (Коломийцева и др., 2003). Имеются данные, что при зимней спячке у млекопитающих увеличивается содержание ненасыщенных жирных кислот в фосфолипидах различных органов и тканей. Вязкость липидов биологических мембран регулируется рядом параметров, из которых важная роль принадлежит концентрации холестерина.

Таким образом, учитывая, что при активации кальпаинов происходит транслокация ферментов к мембране (Cuervo, Dice, 1998), то их функционирование, как и других ферментов, связанных с мембраной, сильно зависит от локальной вязкости микроокружения и изломы на Аррениусовских кривых, возможно, вызваны фазовыми переходами мембранных липидов. Как мы видим, из приведенных рисунков, при определенной «переломной» температуре наклон кривой Аррениуса резко меняется, соответственно, меняется и энергия активации.

В основе всех этих температурных изменений параметров активации и смещений точек излома, вероятно, лежит тот факт, что ферментный белок «подвижен», т.е. имеет возможность изменять свою конформацию и перемещаться к мембране во время катализа (Хочачка, Сомеро, 1988).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Весьма своеобразным и интересным приспособлением млекопитающих для переживания неблагоприятных условий является зимняя спячка. (Kortner, Geiser, 2000). Уменьшение температуры тела при зимней спячке может колебаться в очень широких пределах. Температура тела гибернирующих сусликов поддерживается на несколько градусов выше температуры окружающей среды (Carey et al., 2003). При этом биохимические процессы, работа органов и систем организма гибернантов не тормозятся, а перестраиваются так, что даже при очень низкой температуре тела поддерживается определенный гомеостаз (Карманова, 1995). Существенную роль в приспособлении клеток гетеротермных животных к функционированию в различных температурных условиях может играть процесс синтеза новых, или модификация структуры и функции имеющихся в клетке белков. Особенности регуляции метаболизма у зимнеспящих связаны с повышением регуляторной нагрузки продуктов деградаций белков - пептидов, аминокислот, мочевины. (Горошинская и др., 1987). Значительную роль при адаптации клеточного метаболизма к изменяющимся условиям окружающей среды и осуществлении защитных функций организма играют протеолитические ферменты.

Результаты наших исследований показали, что у сусликов в состоянии бодрствования и в динамике зимней спячки максимальная активность нейтральных протеаз наблюдается в печени. Такая высокая активность нейтральных протеаз, видимо, обусловлена функциональными и структурными особенностями печени.

В динамике зимней спячки наблюдается следующая закономерность в изменении общей активности нейтральных протеаз в тканях сусликов: у бодрствующих животных (в сентябре) активность ферментов повышается относительно бодрствующих в июле (в сердечной мышце и сыворотке крови повышение достоверно); перед спячкой активность нейтральных протеаз постепенно снижается, за исключением сердечной мышцы и сыворотки крови (в октябре общая активность нейтральных протеаз в сыворотке крови выше относительно бодрствующих животных в сентябре на 31%). В 1-ый месяц спячки общая активность нейтральных протеаз во всех исследуемых тканях минимальна, в мозгу, она нулевая.

В состоянии гибернации резко замедляются метаболические процессы, в том числе и синтез белка (Жегунов и др., 1993; Storey, 2004). По данным Фрерихс с сотр. (Frerichs et al., 1998) скорость синтеза белков в мозге сусликов при гибернации составляет всего 0.04% от его уровня у активных животных. Интенсивность синтеза белков при этом снижается не только за счет уменьшения скорости этого процесса, но и за счет полного прекращения синтеза некоторых индивидуальных белков (Storey, 2004). Считают, что снижение интенсивности белкового синтеза при гибернации связано с необходимостью экономить энергетические ресурсы, когда уменьшается скорость кровотока, содержание субстратов и потребление кислорода (Frerichs et al., 1998; Storey, 2004).