АНАЛИЗ МОДУЛИРУЮЩЕГО ВЛИЯНИЯ ИОНОВ Ca2+ НА ГИДРОЛИТИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ H+-АТФАЗЫ ПЛАЗМАТИЧЕСКИХ МЕМБРАН КЛЕТОК ТЫКВЫ В.А. Воденеев, О.В. Орлова Нижегородский госуниверситет им. Н. И. Лобачевского, Н. Новгород, e-mail: [email protected] Ранее было высказано предположение, что генерация потенциалов действия (ПД) в возбудимых клетках высших растений тесно сопряжена с работой электрогенного H+-насоса плазматических мембран, представленного H+-АТФазой [1]. В работах, выполненных в нашей лаборатории, было показано что H+-АТФаза может непосредственно участвовать в формировании фазы деполяризации ПД за счет временного уменьшения активности. Можно полагать, что инактивацию H+-насоса вызывает увеличение концентрации ионов Ca2+ в цитозоле растительной клетки в начальный момент возбуждения [2]. В этой связи представляло интерес исследовать модулирующее влияние ионов Ca2+ на гидролитическую активность H+-АТФазы плазматических мембран клеток стебля тыквы. Фракцию, обогащенную плазматическими мембранами, получали из стеблей 10–14 дневных проростков тыквы методом дифференциального ультрацентрифугирования с последующей очисткой в градиенте плотности сахарозы [3]. О гидролитической активности H+-АТФазы судили по количеству Рн , которое определяли методом Лоури-Лопец. Количество ионизированного кальция в среде оценивали с помощью арсеназо III. На рис. 1 представлена зависимость гидролитической активности H+-АТФазы плазматических мембран от концентрации ионов Ca2+ в растворе. Как видно из рисунка, увеличение концентрации кальция в растворе выше 10-7 М приводит к снижению активности H+-АТФазы. Падение активности H+-АТФазы с ростом концентрации кальция от 10-7 до 5×10-3 происходит неравномерно. Наиболее сильное снижение активности фермента имеет место при изменении концентрации ионов Ca2+ в 39 растворе от 10-7 до 10-4 М, дальнейшее увеличение концентрации ионов Ca2+ от 10-4 до 5×10-3 не оказывает существенного влияния на активность H+-АТФазы. Рн, отн. ед. 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 [Ca], мкM Рис. 1. Зависимость гидролитической активности H+-АТФазы плазматических мембран клеток тыквы от концентрации ионов Ca2+ в растворе Известно, что концентрация ионов кальция в цитозоле растительной клетки изменяется от 10–8 (в покое) [5] до 5×10–6 при возбуждении [6]. То есть, изменение концентрации кальция в растительной клетке при возбуждении соответствует диапазону изменений концентраций ионов Ca2+, при котором происходит наиболее значительное падение активности H+-АТФазы плазматических мембран. Следовательно, вход в клетку ионов кальция, который имеет место в начальный момент генерации ПД [1], должен существенно уменьшать активность H+-АТФазы плазматических мембран. В целом, проведенное исследование показывает принципиальную возможность участия H+-насоса плазматических мембран в генерации фазы деполяризации ПД за счет временной его инактивации. Работа выполнена при финансовой поддержке Международного центра-фонда перспективных исследований в Н. Новгороде (проект 00- 40 04-01) и Российского фонда фундаментальных исследований (проект 00-04-49045). Авторы выражают глубокую признательность проф. Максимову Г.Б. (Литва) за участие в обсуждении результатов работы. Литература 1. Опритов В.А., Пятыгин С.С., Ретивин В.Г. Биоэлектрогенез у высших растений. М.: Наука, 1991. 216 с. 2. Пятыгин С.С., Опритов В.А., Половинкин А.В., Воденеев В.А. О природе генерации потенциала действия у высших растений // Докл. АН. 1999. Т. 366. № 3. С. 404–407. 3. Leonard R.T., Hodges T.K. Characterization of Plasma Membrane, Associated Adenosine Triphosphatase Activity of Oat Roots // Plant Physiol. 1973. V. 52. P. 6–12. 4. Bush D.S. Calcium regulation in plant cells and its role in signaling // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1995. V. 46. P. 95–122. 5. Muir S.R., Bewell M.A., Sanders D., Allen G.J. Ligand-gated Ca2+ signaling in higher plants // J. Exp. Bot. 1997. V. 48. P. 589–597. 41