Электрогенное связывание ионов с цитоплазматической стороны Na+,K+,ATP-азы

Abstract

Изучено электрогенное связывание ионов натрия, калия и протонов в сайтах с цитоплазматической стороны Na+,K+,ATP-азы с помощью измерений приращений емкости и проводимости (адмиттанса) при скачках рН и концентрации ионов натрия в отсутствие ATP. Скачки рН создавались на бислойной липидной мембране (БЛМ) с адсорбированными на ней фрагментами мембран, содержащих Na+,K+,ATP-азу, при быстром освобождении кислоты из связанного состояния (Caged-H+) под действием вспышки ультрафиолетового света. Скачки концентрации ионов натрия создавались с помощью быстрой смены растворов в экспериментах, где вместо бислойной липидной мембраны использовался золотой электрод, покрытый монослоями тиолов и фосфолипидов. Изменение емкости мембраны, вызванное закислением среды при фотолизе Caged-H+, зависело от концентрации ионов натрия. Аналогичный эффект имели ионы калия. Полученные результаты объяснялись моделью конкурентного связывания протонов с ионами натрия и калия. Аппроксимация зависимости изменения емкости от концентрации ионов натрия теоретическими кривыми позволила определить константу диссоциации K и коэффициент кооперативности n связывания ионов натрия (K = 2.7 мМ, n = 2) и калия (K = 1.7 мМ, n = 2). Похожее значение константы диссоциации для ионов натрия (2.5 мМ) получено в экспериментах с быстрой сменой раствора на золотом электроде, определенное по положению максимума колоколообразной зависимости изменения емкости от концентрации ионов натрия. В присутствии ионов магния кажущиеся константы диссоциации ионов натрия возрастали. Вероятно, эффект ионов магния вызван их связыванием с белком, что ингибирует связывание с ним ионов натрия, влияя на конформацию белка, либо на электростатический потенциал в сайтах связывания.