БИОХИМИЯ, 1999, том 64, вып. 10, с. 1337–1347
УДК 577.152.3
Кинетический механизм реакции гидролиза ATP митохондриальной F0 · F1-ATPазой: участие ионов Mg2+ в гидролизе комплекса Mg · ATP
Поступила в редакцию 04.02.1999
После доработки 09.03.1999
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: F0•F1-ATP синтетаза, F1-АТРаза, митохондрии, гидролиз АТР, окислительное фосфорилирование.
Аннотация
Измерены начальные скорости гидролиза АТР, катализируемого активированной олигомицин-чувствительной F0• F1-АТРазой субмитохондриальных частиц сердца быка при различных концентрациях АТР, Mg2+ и комплекса Mg • АТР. Анализ результатов показывает, что истинным субстратом АТРазы служит комплекс Mg • АТР, а для катализа необходим ион Mg2+, pH-зависимо связывающийся с ферментом. Скорости реакции зависят от концентрации комплекса Mg АТР и активирующего Mg2+ гиперболически. В противоположность общепринятым представлениям, избыток свободного Mg2+ не ингибирует гидролиз Mg АТР. Торможение реакции свободным АТР обусловлено уменьшением концентрации Mg2+, необходимого для катализа. В присутствии Са2+ и Mg2+ кинетика гидролиза АТР ферментом соответствует модели, согласно которой комплекс Са • АТР не гидролизуется, и не конкурирует с комплексом Mg • АТР, а свободный Са2+ не влияет на гидролиз комплекса Mg АТР. Показано, что свободный Mg2+ необходим для развивающегося во времени торможения АТРазы азидом. Зависимость кажущейся Кт для Mg • АТР от свободного Mg2+ указывает на формальный пинг-понг механизм, в котором Mg2+ участвует в суммарной реакции после диссоциации одного из продуктов (скорее всего, фосфата), приводя либо к освобождению второго продукта (ADP, каталитический оборот), либо к медленной изомеризации фермент-продуктного комплекса (образование непродуктивного ADP(Mg2+)-6локированного фермента). При насыщающих концентрациях Mg2+ скорость гидролиза Mg • АТР почти не зависит от pH. При низкой концентрации свободного Mg2+ pH-зависимость начальных скоростей соответствует кривой титрования группы со значением pKa – 7,5. Обсуждается кинетическая модель реакции, в которой Mg2+ участвует в качестве сопрягающего катиона в процессе преобразования энергии F0•F1-AТРазой.