Альтернативный путь окисления: физиологическая роль
Физиологическая роль альтернативного пути очевидна для дрожжей аэробного типа при ингибировании терминальных компонентов основной дыхательной цепи (выращивание в присутствии антимицина А, цианида, азида) или утрате способности синтезировать эти компоненты (выращивание в присутствии ингибиторов митохондриального белкового синтеза, на среде, дефицитной по ионам железа, меди, серы, мутации, ведущие к потере цитохромов b и (а+а3), см. разд 2.3.1 . Поскольку многие дрожжи аэробного типа характеризуются низкой активностью алкогольдегидрогеназы , функционирование альтернативного пути обеспечивает возможность реокисления цитоплазматического NADH и, следовательно, возможность выживания. Кроме того, при этом поддерживается относительно высокая фосфорилирующая активность за счет совместного функционирования 1 пункта сопряжения и субстратного фосфорилирования, а также высокая окислительная активность, необходимая, видимо, для поддержания биосинтетических процессов, протекающих в митохондриях. Характерно, что дрожжи бродильного типа обмена - Saccharomyces - не обладают способностью синтезировать цианидрезистентную оксидазу в ответ на утрату терминальных компонентов дыхательной цепи. В некоторых случаях отсутствие этой способности восполняется работой цитохромом с - пероксидазы и активацией флавиновых оксидаз - поставщиков перекиси водорода.
Менее однозначна интерпретация результатов по индукции цианидрезистентногc пути в условиях аэрации покоящихся клеток с ингибиторами митохондриального белкового синтеза, выращивания в условиях лимитированной доставки кислорода при переходе в стационарную фазу роста. По мнению В. Акименко [ Акимеико ea 1981 ], общим для всех перечисленных случаев является торможение активности основной дыхательной цепи, хотя такая точка зрения не является общепринятой [ Vander ea 1978 ]. Поскольку торможение развития цианидрезистентного дыхания у С. lipolytica достигается не только при снижении пула АТР, но и при снижении степени восстановленности клеточных пиридиннуклеотидов [см. Акименко ea 1981 , Акименко ea 1974 , Акименко ea 1980 ], делается вывод о том, что основная физиологическая роль альтернативной оксидазы заключается в сбросе "избыточных" восстановительных эквивалентов и тем самым в поддержании необходимого уровня окислительной активности клеток [ Акименко ea 1977 , Меденцев ea 1977 ]. В качестве подтверждения этой точки зрения рассматривается отсутствие развития цианидрезистентной оксидазы в клетках штаммов дрожжей, способных к "сверхсинтезу" метаболитов [ Акименко ea 1981 , Акименко ea 1976 , Акименко ea 1978 ]. Имеются, однако, факты, которые не позволяют принять эту точку зрения безоговорочно:
1) у ряда продуцентов метаболитов, в том числе и у продуцента лимонных кислот Aspergillus niger [ Kirimura ea 1987 ], в ходе ферментации активность цианид-чувствительного пути снижается, а активность СГ-чувствительного пути возрастает; ингибирование дыхательной активности салицилгидрокеаматом предотвращает или резко снижает способность клеток к "сверхсинтезу" [ Kirimura ea 1987 ];
2) нами было показано, что в митохондриях End. magnusii [ Звягильская ea 1977 ] и Lipomyces kononenkoae цианидрезистентный путь связан главным образом с окислением сукцината - наименее быстро утилизируемого митохондриями субстрата, что не позволяет рассматривать его как способ сброса "избыточных" восстановительных эквивалентов. Это, впрочем, не исключает возможность того, что альтернативная оксидаза может выполнять множественные функции.
Смотрите также:
