Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,441

КИНЕТИЧЕСКОЕ СХОДСТВО МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМ АЛЬДЕГИДДЕГИДРОГЕНАЗЫ ЭРИТРОЦИТОВ И ПЕЧЕНИ КРЫС

Зимин Ю.В., Соловьева А.Г.
Проведено сравнение каталитических и кинетических свойств альдегиддегидрогеназы (АлДГ, КФ 1.2.1.3.) печени и эритроцитов крыс. Показано, что альдегиддегидрогеназа цельных эритроцитов идентична ферменту цитоплазматической фракции печени. Альдегиддегидрогеназа митохондрий идентична ферменту из гемолизата эритроцитов.
альдегиддегидрогеназа
эритроциты
печень
крысы

Современная медицинская энзимология, которая включает в себя три основных направления: энзимопатологию, энзимодиагностику и энзимотерапию, все больше уделяет внимание изучению каталитических свойств и молекулярных механизмов регуляции ферментов в их естественном окружении в клетках различных органов и тканей [8, 1]. Это касается как условий физиологической нормы, так и патологии. Несомненно, что при этом возникает важный вопрос - насколько близки свойства одного и того же фермента в различных клетках организма.

Среди огромного количества ферментов альдегиддегидрогеназа (АлДГ, КФ 1.2.1.3.), как фермент биотрансформации альдегидов, привлекает особое внимание [6, 7]. Это связано с тем, что альдегиды являются высокотоксичными соединениями, которые оказывают существенное влияние на метаболизм, особенно при развитии патологии, в частности при термической травме. Сегодня не так много известно о внутриклеточной регуляции АлДГ. Однако данные сведения необходимы, чтобы разбираться в молекулярных механизмах метаболической адаптации клеток печени и крови при действии экстремальных факторов среды на организм.

Цель работы - сравнить кинетические свойства альдегиддегидрогеназы субклеточных органелл клеток печени и эритроцитов крыс.

Материал и методы исследования

Эксперименты проведены на белых крысах линии Vistar массой 180-250 г. Активность АлДГ определяли в эритроцитах (суспензия эритроцитов в физиологическом растворе (1:40), гемолизат в дистиллированной воде в соотношении 1:40) и субклеточных фракциях печени (цитозоль, митохондрии) по Б.М. Кершенгольц с соавт. [4].

Субклеточные фракции печени получали путем дифференциального центрифугирования в градиенте плотности сахарозы, содержание белка определяли по методу Лоури в модификации [9]. Исследовали следующие кинетические характеристики фермента: Kt - время достижения 1/2Vmax - ферментативной реакции (мин); Vmax - максимальная скорость реакции (мкмоль/мин); Vmax/Kt (Ka) - коэффициент каталитической эффективности ферментативной реакции (мкмоль/мин2) [3]. Результаты исследований обрабатывали с использованием t-критерия Стьюдента [2].

Результаты исследований и их обсуждение

Кинетические данные, характеризующие свойства альдегиддегидрогеназы в суспензии эритроцитов и цитоплазматической фракции печени, представлены в табл. 1. Из табл. 1 видно, что Кt и Vmax для данных ферментов существенно близки друг другу. Это позволяет предположить, что свойства данных молекулярных форм альдегиддегидрогеназы эритроцитов и цитоплазматической фракции идентичны. Активность фермента в суспензии эритроцитов достоверно ниже активности цитозоля печени в 9,2 раза (см. табл. 1). Согласно литературным данным, активность АлДГ эритроцитов на 2 порядка меньше активности в печени и идентична изоферменту цитозоля печени [5].

Сравнение между собой кинетических свойств АлДГ (Kt, Vmax, Vmax/Kt) в гемолизате эритроцитов и митохондриальной фракции печени показало, что данные молекулярные формы фермента также близки между собой. Активность фермента в гемолизате эритроцитов статистически значимо ниже активности митохондрий печени в 10,4 раза (табл. 2).

Таблица 1

Активность и кинетические показатели АлДГ эритроцитов и печени крыс (n = 21)

Фракции

Показатели

Активность,
нмоль НАДН/мин⋅мг белка

Kt, мин

Vmax,
мкмоль/мин

Vmax/Kt,
мкмоль/мин2

Цитозоль

76,70 ± 4,81

3,16 ± 0,66

12,74 ± 1,61

5,02 ± 0,30

Эритроциты

8,30 ± 0,17*

3,01 ± 0,21

11,17 ± 0,89

3,85 ± 0,12

Примечание: * - р = 0,0023.

Таблица 2

Активность и кинетические показатели АлДГ эритроцитов и печени крыс (n = 21)

Фракции

Показатели

Активность,
нмоль НАДН/мин⋅мг белка

Kt, мин

Vmax,
мкмоль/мин

Vmax/Kt,
мкмоль/мин2

Митохондрии

127,42 ± 17,43

5,79 ± 1,12

11,03 ± 2,08

2,00 ± 0,15

Гемолизат эритроцитов

12,31 ± 1,46*

6,03 ± 1,19

8,37 ± 1,56

1,53 ± 0,12

Примечание: * - р = 0,0017.

Из табл. 1 и 2 видно, что активность альдегиддегидрогеназы в цитоплазматической фракции статистически значимо ниже активности АлДГ митохондрий в 1,7 раза, активность фермента в цельных эритроцитах также ниже активности альдегиддегидрогеназы гемолизата эритроцитов.

Полученные экспериментальные данные по изучению кинетических свойств АлДГ эритроцитов и печени животных позволяют нам высказать гипотезу регуляции эритроцитарной альдегиддегидрогеназы в физиологических условиях жизнедеятельности организма.

Вышеизложенное позволяет предположить, что альдегиддегидрогеназа эритроцитов крови представлена как минимум в виде двух молекулярных форм фермента, которые связаны с плазматической мембраной клетки с различных ее сторон.

Таким образом, одна из форм АлДГ связана с внешней поверхностью мембраны эритроцита, а другая - с внутренней поверхностью плазматической мембраны данной клетки. В дополнение можно отметить, что эритроцитарная альдегиддегидрогеназа выполняет две важные функции: с одной стороны, она осуществляет утилизацию внутриэритроцитарного альдегида, а с другой - участвует в преобразовании внеэритроцитарного пула альдегидов.

Список литературы

  1. Биссвангер Х. Практическая энзимология. - М.: БИНОМ, 2010. - 328 с.
  2. Гланц С. Медико-биологическая статистика; пер. с англ. - М.: Практика, 1999. - 459 с.
  3. Зимин Ю.В., Сяткин С.П., Березов Т.Т. Молекулярные механизмы метаболической адаптации патологически измененной печени при токсическом гепатите // Вопросы медицинской химии. - 2001. - Т.47, № 3. - С. 346-352.
  4. Кершенгольц Б.М., Ильина Л.П. Биологические аспекты алкогольных патологий и наркоманий. - Якутск: Изд-во ЯГУ, 1998. - 150 с.
  5. Активность альдегиддегидрогеназы в эритроцитах больных алкоголизмом / И.М. Матвеева, М.А. Петрова, М.С. Усатенко и др. // Лабораторное дело. - 1991. - №6. - С. 20-24.
  6. Allen EM, Anderson DG, Florang VR et al. Relative inhibitory potency of molinate and metabolites with aldehyde dehydrogenase 2: implications for the mechanism of enzyme inhibition // Chem Res Toxicol. - 2010. - Vol. 23, №11. - P. 1843-1850.
  7. Hansell NK, Pang D, Heath AC et al. Erythrocyte aldehyde dehydrogenase activity: lack of association with alcohol use and dependence or alcohol reactions in Australian twins // Alcohol Alcohol. - 2005. - Vol. 40, №5. - P. 343-348.
  8. Tarek H. El-metwally, Yakout A. El-Senosil. Medical Enzymology. - A Simplified Approach, 2010. - 154 p.
  9. Waterborg J.H., Matthews H.R. The Lowry method for protein quantitation // Methods Mol Biol. - 1994. - Vol. 32, №1. - P. 1-4.

Рецензенты:

Корягин А.С., д.б.н., профессор кафедры физиологии и биохимии человека и животных ННГУ имени Н.И. Лобачевского, г. Нижний Новгород;

Конторщикова К.Н., д.б.н., профессор, зав. кафедрой клинической и лабораторной диагностики ФПКВ ГОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения и социального развития РФ, г. Нижний Новгород.

Работа поступила в редакцию 12.05.2011.


Библиографическая ссылка

Зимин Ю.В., Соловьева А.Г. КИНЕТИЧЕСКОЕ СХОДСТВО МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМ АЛЬДЕГИДДЕГИДРОГЕНАЗЫ ЭРИТРОЦИТОВ И ПЕЧЕНИ КРЫС // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 9-2. – С. 249-250;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=28134 (дата обращения: 11.04.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074