Na+K+АТФаза (натрий-калиевая АТФаза)
Высокое соотношение концентрации калия во вне- и внутриклеточной жидкости (38:1) поддерживается благодаря действию Nа+,К+-АТФазы, активно переносящей ионы калия в клетку, а ионы натрия - из нее (в соотношении 2:3) (вследствие активного выведения натрия из клеток Na+,K+-АТФазой 85-90% всего натрия, содержащегося в организме, находится во внеклеточной жидкости и по этой причине определяет ее объем).
Na+,K+-АТФаза - a / b -гетеродимерный интегральный белок плазматических мембран, осуществляющий АТФ-зависимый трансмембранный перенос Na+ и К+ в клетках эукариот, что обеспечивает поддержание электрохимического и осмотического градиентов одновалентных ионов, необходимых для нормального функционирования клеток. Фермент играет ключевую роль в реализации многочисленных клеточных функций и процессов, сопряженных с ионными градиентами [ Болдырев ea 1985 , Кравцов ea 1990 ].
Активность Nа+,К+-АТФазы возрастает при повышении внутриклеточной концентрации ионов натрия. Подавление же ее активности наблюдается при передозировке дигоксина , а также при сердечной недостаточности и почечной недостаточности .
Опосредованно повышает активность Na+,К+-АТФазы инсулин. Он способствует входу калия в мышечные клетки и клетки печени, причем этот эффект не связан с влиянием инсулина на транспорт глюкозы. При недостаточности инсулина, напротив, калий выходит из клеток.
Катехоламины влияют на распределение калия по-разному. Бета2-адреностимуляторы повышают активность Nа+,К+-АТФазы, стимулируют секрецию инсулина и усиливают поступление калия в клетки, а альфа-адреностимуляторы оказывают противоположное действие.
Na,K-ATPaзa, Н,К-АТРаза - интегральные мембранные белки слизистой оболочки желудка.
Для оптимальной активности фермента, гидролизующего АТР до ADP и фосфата, требуются ионы натрия и калия. Ингибитор натрий-калиевого насоса уабаин ингибирует и АТР-азу. Установлена связь между натрий-калиевым насосом и натрий-калиевой-АТР-азой.
Уабаин ингибирует АТР-азу, только находясь с внешней стороны теней эритроцитов, где он конкурирует за калий-связывающий участок.
При гидролизе молекулы АТР одна молекула АТР-азы может гидролизовать 1ОО молекул АТР в 1 с.
Натрий-зависимое фосфорилирование, вероятно, изменяет конформацию АТР-азы, что каким-то образом приводит к выведению ионов натрия из клетки. Наоборот, калий-зависимое дефосфорилирование обусловливает транспорт ионов калия внутрь клетки и возвращение АТР-азы в первоначальное состояние.
Фосфорилированная форма АТР-азы имеет сильно напряженную конформацию и может релаксироваться, отдавая необходимую энергию и фосфат либо для накачивания ионов калия внутрь теней, либо для синтеза АТР.
Натрий-калиевая-АТР-аза состоит из 2 субъединиц - трансмембранной субъединицы, обладающей каталической активностью (~1ОО ООО дальтон), и ассоциированного с ней гликопротеина (~45 ООО дальтон). Первая субъединица имеет участки связывания для ионов натрия и АТР на цитоплазматической поверхности, а для ионов калия и уабаина на наружной. Кроме того, она обратимо фосфорилируется и дефосфорилируется. Функция гликопротеина неизвестна.
Таким образом, транспортные АТР-азы осуществляют гидролиз АТР, обеспечивающий транспорт ионов.
Na/K-АТФаза может являтьяс мишенью АФК ( Boldyrev and Kurella, 1996 ; Petrushanko et al., 2003 ; Huang et al., 1992 ). В нормальных условиях нейрональная Na/K-АТФаза потребляет от 15% до 40% энергии клетки, направляя ее на поддержание ионных градиентов. Избыточная активация глутаматных рецепторов и повышение уровня АФК приводит к обратимому ингибированию фермента ( Булыгина и соавт., 2002 ). Известно разнонаправленное влияние глутаматных рецепторов первой и третьей групп на активность Na/K-АТФазы. Так, mGluIII усиливают ингибирующее влияние NMDA-рецепторов на активность Na/K-АТФазы, а mGluI предотвращают ингибирование ее NMDA- рецепторами.
рис.6-53 ATP-аза: схема работы
См. РЕЦЕПТОР СЕРДЕЧНЫХ ГЛИКОЗИДОВ Na+,К+-АТФазы: МОЛЕКУЛЯРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ
