Модуляторы Ca2+ транспорта: полиамины
В совместных экспериментах с Т. В. Вотяковой и Е. Н. Баженовой было найдено, что полиамины - спермин и спермидин не меняли электрогенный характер транспорта ионов кальция митохондриями дрожжей, но оказывали существенное влияние на кинетические параметры Са2+-транспортирующей системы [ Баженова ea 1989 , Zvjagilskaya ea 1989 ]. Присутствие 100 мкМ спермина в среде инкубации вызывало более полную аккумуляцию добавленного Са2+ и установление значительно более низкой равновесной его концентрации. Спермин увеличивал и начальную скорость транспорта ионов кальция митохондриями ( рис. 44 ). Степень влияния зависела от исходной концентрации Са2+ и полиамина. Как показано на рис. 45 , спермин был наиболее эффективен в стимуляции Са2+ транспорта: полумаксимальный эффект достигался при 5-12 мкМ концентрации, максимальный - при 12-25 мкМ концентрации. Следует отметить в контексте физиологической значимости обнаруженного активирующего действия спермина, что эти концентрации на порядок ниже тех, которые вызывали аналогичный эффект на митохондриях животных [ Nicchitta ea 1984 , Sanadi ea 1985 ]. Интересно, что активирующий эффект спермина наблюдался лишь при концентрации Са2+ ниже 100 мкМ ( рис. 46 ). Более того, прослеживалась четкая корреляция: чем ниже исходная концентрация ионов кальция, тем сильнее стимулирующее действие спермина вплоть до 4-7-кратной активации скорости поглощения Са2+ в области низких (близких к физиологическим) концентраций. Это наиболее выраженный эффект спермина, описанный до сих пор. В присутствии 25-50 мкМ спермина имело место также трехкратное снижение полумаксимальной эффективной концентрации кальция (Ко.5-60 мкМ). При этом начальный участок концентрационной зависимости начальной скорости поглощения ионов кальция (до 100 мкМ) трансформировался из сигмоидального в гиперболический; и в этом случае степень влияния спермина на начальную скорость транспорта Са2+ была тем выше, чем ниже концентрация добавленного катиона и ближе ее уровень к физиологической. В этом диапазоне концентраций происходило не только изменение начальной скорости транслокации Са2+ - она становится постоянной в течение всего промежутка времени - от добавления кальция до установления его равновесной концентрации. Равновесная концентрация устанавливалась быстрее в 2-3,5 раза. Все описанные выше эффекты не были связаны с действием полиаминов на энергетические параметры митохондрий. В контрольных опытах было показано, что во всем диапазоне исследованных концентраций спермин и спермидин не влияли на скорость дыхания митохондрий в контролируемом и активном состояниях, на величины АДФ/0 - показателя эффективности окислительного фосфорилирования, на дыхательный контроль - показатель степени сопряженности дыхания и фосфорилирования митохондриалыюй мембраны. Вероятно, действие полиаминов было направлено непосредственно на Са2+-транспортирующую систему дрожжевых митохондрий.
Таким образом нами было показано, что при регулирующем действии концентраций полиаминов, близких к физиологическим, увеличивалось сродство транспортной системы к кальцию, достигалось более полное его исчерпание из среды, устанавливался уровень равновесной концентрации, не зависящий от концентрации добавленного катиона, близкий уровню свободной концентрации кальция в дрожжевой клетке ( рис. 47 ); в области низких концентраций иона (до 100 мкМ) существенно увеличивалась начальная скорость аккумуляции кальция и снижалось время достижения равновесной его концентрации. Все эти эффекты позволили нам вновь поставить вопрос об участии митохондрий в поддержании Са2+ гомеостаза в клетках дрожжей [ Баженова ea 1989 , Zvjagilskaya ea 1989 ].
