ОПЭ (обратный перенос электронов в дыхательной цепи): введение
Обратный перенос электронов (ОПЭ) - это энергозависимое восстановление митохондриального NAD флавинзависимыми субстратами, представляющее собой обращение нормального транспорта восстановительных эквивалентов в 1-ом пункте энергетического сопряжения . Интерес к этой реакции был предопределен тем, что это одна из важнейших энергозависимых реакций митохондрий, ключевая в понимании редокс- состояния митохондриальных ПН (пиридин-нуклеотидов) [см. Ernster L., ea 1967 , Klingenberg M., Bucher Th. 1961 ]. Хорошо документированными физиологическими следствиями протекания этой реакции в митохондриях животных тканей являются:
1) активация митохондриальных синтезов;
2) регуляция ионной проницаемости;
3) поддержание пула клеточных ПН в неравновесном состоянии и, таким образом, участие в установлении динамического баланса между процессами деградации и синтеза. Это не оставляет сомнений в очевидной важности этой реакции в общем клеточном обмене. К сожалению, сведения об ОПЭ в митохондриях дрожжей до сих пор были фрагментарны, да и те противоречивы. В 1966 г. пытались обнаружить энергозависимое восстановление NAD при окислении сукцината митохондриями и фосфорилирующими субмитохондриальными частицами дрожжей бродильного типа S. cerevisiae, но безрезультатно, что было связано, вероятно, с отсутствием первой точки энергетического сопряжения у дрожжей этого рода [ Schatz G., Racker E. 1966 , Schatz ea 1966 ].
Впервые принципиальная возможность обращения переноса электронов в дыхательной цепи дрожжей была доказана в работе [ Maguire ea 1986 ]. Было найдено, что при окислении митохондриями S. carlsbergensis (отсутствует I пункт энергетического сопряжения ) D-лактата, поставляющего восстановительные эквиваленты на уровне цитохрома с, происходило восстановление цитохромов с и Ь, убихинона, но не NAD. Восстановление цитохрома b и убихинона обращалось добавлением разобщителей окислительного фосфорилирования , а в присутствии азида обнаруживалось лишь восстановление цитохрома с, что указывало на энергозависимый характер восстановления компонентов дыхательной цепи.
Энергозависимое восстановление эндогенного NAD(P) за счет энергии окисления флавинзависимого субстрата было показано на митохондриях Toiula (Candida) utilis , имеющих первый пункт энергетического сопряжения [ Light ea 1968 ]. Характерно, что при выращивании клеток на глицерине реакция индуцировалась только а-глицерофосфатом, но не сукцинатом. Причины столь низкой эффективности сукцината в поддержании энергозависимого обратного транспорта электронов в дыхательной цепи дрожжей остались невыясненными, но эти данные можно рассматривать как первое указание на зависимость энергозависимых реакций от способа культивирования клеток, конкретного характера обмена.
Аналогичные данные были получены и для дрожжей С. lipolytica , также имющих первый пункт сопряжения [ Акименко 1974 , Акименко 1975 , Меденцев 1976 ]. В митохондриях из клеток, выращенных на глюкозе, обратный перенос электронов (восстановление эндогенного NAD) осуществлялся при аэробном окислении а-глицерофосфата, но не сукцината, а из клеток, выращенных на лактате или цитрате, реакция прослеживалась при окислении сукцината, но не а-глицерофосфата. Во всех случаях энергозависимое восстановление NAD обратимо снималось ADP и предотвращалось разобщителями и ротеноном . Причины выявленных различий также не были объяснены. Был сделан лишь общий вывод, что способ выращивания дрожжей определяет, какой именно субстрат может быть донором энергии для обратного транспорта электронов.
