Активность нейтральных протеаз в тканях животных при зимней спячке и гипотермии
Диссертация - Биология
Другие диссертации по предмету Биология
? у тех, которые просыпались после зимней спячки, и температура тела на момент исследования была 10С.
Низкую активность данного фермента в мозгу пробуждающихся сусликов можно объяснить тем, что в физиологическом состоянии, видимо, потребность в потенциально тормозном медиаторе предельно низка, поскольку глицин может препятствовать выходу животных из спячки. Однако, определенный уровень глицина в тканях уже необходим, так как глицин является источником синтеза очень важных для организма биоорганических молекул.
В печеночной ткани полученные результаты активности глицилглицин-дипептидазы для обеих групп животных отличаются. У пробуждающихся сусликов истинная и оптимальная активность (при 37С) отличаются лишь на 21% (р>0.05). Также как и в мозгу, здесь не соблюдается температурная зависимость дипептидазной активности. У неспавших животных тем пературная зависимость активности глицилглицин-дипептидазы в печени при 37С выше, чем при 10С в 4.3 раза.
Сравнение истинной и оптимальной активности глицилглицин-дипептидазы обеих групп животных показало, что в печени пробуждающихся сусликов истинная активность выше на 61.5%, а оптимальная активность в 2.2 раза ниже, чем у неспавших сусликов.
Высокую активность глицилглицин-дипептидазы в печени при 37С можно объяснить высокой скоростью обновления белков в этом органе. Кроме того, глицин, образующийся из дипептида, включается во множество метаболических циклов происходящих в печени. Вступая во взаимодействие с определенными веществами, эта аминокислота становится строительным материалом для выработки протеинов, ферментов, гормонов, а также иных, необходимых для организма, веществ (Gusev et al., 2000). Глицин является сырьем для образования порфиринов и пуринов в организме, связывает низкомолекулярные токсические продукты (альдегиды, кетоны) (Лаврецкая, 1985).
3.6 Температурная зависимость активности нейтральных протеаз
печени сусликов при зимней спячке и в ходе индуцированного
пробуждения
Температура влияет не только на константы скоростей биохимических реакций, но часто вызывает также существенный сдвиг их равновесия. Это касается в особенности тех реакций, в которых происходит обратимое образование нековалентных (слабых) связей (Yong, Sladen, 1996).
При той или иной температуре лишь небольшая доля всех молекул обладает достаточной энергией, чтобы вступить в реакцию, и повышение температуры приводит к существенному увеличению этой доли. Энергия реакционноспособных молекул должна быть равна или больше некоторой минимальной энергии активации для данной реакции (Хочачко, Сомеро, 1988).
Причиной низкой скорости большинства органических реакций является высокий энергетический барьер, который должны преодолеть молекулы прежде, чем вступить в реакцию. Наиболее высокая точка энергетической кривой обычно соответствует энергетически неблагоприятному переходному состоянию. Фермент снижает энергию активации и направляет реакцию по другому пути (Кольман, Рем, 2004).
Таким образом, взаимоотношения между скоростью реакции, сдвигом температуры и энергией активацией можно считать одним из важнейших способов адаптации к температуре. В связи с этим нами исследована температурная зависимость активности нейтральных протеаз в печени сусликов бодрствующих, при зимней спячке и на этапах индуцированного пробуждения после двухмесячной спячки (табл.6). Для исследования температурной зависимости активности ферментов выбрана печень в связи с тем, что в этом органе активность нейтральных протеаз максимальна, и при низких температурах инкубации полученные данные в отличие от значений в мозгу не являяются отрацательными.
У бодрствующих сусликов (независимо от сезона года - лето, осень), температурная зависимость активности нейтральных протеаз печени в Аррениусовских координатах представлена прямой и имеет энергию активации (Ea) 26.8 кДж/моль (рис. 17).
Таблица 6 Температурная зависимость активности нейтральных протеаз печени (мкмоль тирозина/г влажной ткани) сусликов (n=4-5)
Состояние животныхТемпература инкубации:10С20С30С37С40СБодрствующие (июль) нормотермия 38С 1.50.01 2.30.1 2.70.2 3.30.5 3.50.4Бодрствующие (сентябрь) нормотермия 38С 7.20.5 8.50.5 12.30.4 13.20.9 14.40.91 месяц спячки tт =5-8С2.30.14.40.45.50.36.90.37.30.42 месяц спячки tт =3-4С1.60.32.50.16.70.211.50.516.70.93 месяц спячки tт =5-8С6.40.18.90.515.81.017.41.220.41.22 месяц спячки, самосогревание 10С 1.10.4 5.50.6 11.00.6 12.20.5 14.61.02 месяц спячки, самосогревание 20С 4.80.1 7.40.5 15.11.0 18.81.3 20.42.02 месяц спячки, самосогревание 25С 4.30.1 11.20.6 15.80.6 18.30.4 21.40.92 месяц спячки, самосогревание 30С 3.80.3 7.50.5 13.31.0 16.40.8 18.91.02 месяц спячки, самосогревание 37С 7.80.5 19.50.5 17.10.5 21.60.5 22.00.9
Рис. 17. Температурная зависимость активности нейтральных протеаз печени бодрствующих сусликов.
Рис. 18. Температурная зависимость активности нейтральных протеаз печени сусликов в динамике зимней спячки.
Сравнение Аррениусовских кривых нейтральных протеаз в печени крыс при глубокой спячке выявило, что независимо от длительности гибернации (1 и 2 месяца) наблюдается излом при 20С, а энергии активации выше и ниже точки излома меняются и соответственно равны: после 1-го месяца спячки: 21 и 28.7 кДж/моль, а после 2-го месяца спячки: 66.9 и 34.4 кДж/моль.
К концу 3-го месяц