АНАЛИЗ МОДУЛИРУЮЩЕГО ВЛИЯНИЯ ИОНОВ Ca2+ НА

АНАЛИЗ МОДУЛИРУЮЩЕГО ВЛИЯНИЯ
ИОНОВ Ca2+ НА ГИДРОЛИТИЧЕСКУЮ
АКТИВНОСТЬ H+-АТФАЗЫ ПЛАЗМАТИЧЕСКИХ
МЕМБРАН КЛЕТОК ТЫКВЫ
В.А. Воденеев, О.В. Орлова
Нижегородский госуниверситет им. Н. И. Лобачевского,
Н. Новгород, e-mail: kbf@unn.ac.ru
Ранее было высказано предположение, что генерация потенциалов
действия (ПД) в возбудимых клетках высших растений тесно сопряжена
с работой электрогенного H+-насоса плазматических мембран, представленного H+-АТФазой [1]. В работах, выполненных в нашей лаборатории, было показано что H+-АТФаза может непосредственно участвовать в формировании фазы деполяризации ПД за счет временного
уменьшения активности. Можно полагать, что инактивацию H+-насоса
вызывает увеличение концентрации ионов Ca2+ в цитозоле растительной
клетки в начальный момент возбуждения [2]. В этой связи представляло
интерес исследовать модулирующее влияние ионов Ca2+ на гидролитическую активность H+-АТФазы плазматических мембран клеток стебля
тыквы.
Фракцию, обогащенную плазматическими мембранами, получали из
стеблей 10–14 дневных проростков тыквы методом дифференциального
ультрацентрифугирования с последующей очисткой в градиенте плотности сахарозы [3]. О гидролитической активности H+-АТФазы судили
по количеству Рн , которое определяли методом Лоури-Лопец. Количество ионизированного кальция в среде оценивали с помощью арсеназо
III.
На рис. 1 представлена зависимость гидролитической активности
H+-АТФазы плазматических мембран от концентрации ионов Ca2+ в растворе. Как видно из рисунка, увеличение концентрации кальция в растворе выше 10-7 М приводит к снижению активности H+-АТФазы. Падение активности H+-АТФазы с ростом концентрации кальция от 10-7 до
5×10-3 происходит неравномерно. Наиболее сильное снижение активности фермента имеет место при изменении концентрации ионов Ca2+ в
39
растворе от 10-7 до 10-4 М, дальнейшее увеличение концентрации ионов
Ca2+ от 10-4 до 5×10-3 не оказывает существенного влияния на активность H+-АТФазы.
Рн, отн. ед.
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
[Ca], мкM
Рис. 1. Зависимость гидролитической активности H+-АТФазы плазматических
мембран клеток тыквы от концентрации ионов Ca2+ в растворе
Известно, что концентрация ионов кальция в цитозоле растительной
клетки изменяется от 10–8 (в покое) [5] до 5×10–6 при возбуждении [6].
То есть, изменение концентрации кальция в растительной клетке при
возбуждении соответствует диапазону изменений концентраций ионов
Ca2+, при котором происходит наиболее значительное падение активности H+-АТФазы плазматических мембран. Следовательно, вход в клетку
ионов кальция, который имеет место в начальный момент генерации ПД
[1], должен существенно уменьшать активность H+-АТФазы плазматических мембран. В целом, проведенное исследование показывает принципиальную возможность участия H+-насоса плазматических мембран в
генерации фазы деполяризации ПД за счет временной его инактивации.
Работа выполнена при финансовой поддержке Международного
центра-фонда перспективных исследований в Н. Новгороде (проект 00-
40
04-01) и Российского фонда фундаментальных исследований (проект
00-04-49045).
Авторы выражают глубокую признательность проф. Максимову Г.Б.
(Литва) за участие в обсуждении результатов работы.
Литература
1. Опритов В.А., Пятыгин С.С., Ретивин В.Г. Биоэлектрогенез у высших
растений. М.: Наука, 1991. 216 с.
2. Пятыгин С.С., Опритов В.А., Половинкин А.В., Воденеев В.А. О природе
генерации потенциала действия у высших растений // Докл. АН. 1999.
Т. 366. № 3. С. 404–407.
3. Leonard R.T., Hodges T.K. Characterization of Plasma Membrane, Associated
Adenosine Triphosphatase Activity of Oat Roots // Plant Physiol. 1973. V. 52.
P. 6–12.
4. Bush D.S. Calcium regulation in plant cells and its role in signaling // Annu. Rev.
Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1995. V. 46. P. 95–122.
5. Muir S.R., Bewell M.A., Sanders D., Allen G.J. Ligand-gated Ca2+ signaling in
higher plants // J. Exp. Bot. 1997. V. 48. P. 589–597.
41