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.
