Изменение активности фосфоинозитид-специфичной фосфолипазы С и содержания диацилглицерина в соматических нервах при возбуждении Грунюшкин, Игорь Павлович

Введение к работе

Актуальность темы. Изучение физико-химических процессов, роисходящнх в нервном волокне при проведении возбуждения зляется на данном этапе одной из важнейших задач биофизики и сйрофизиолопш.

До настоящего времени нет единого мнения о роли фосфоинози--1ДН0Ю обмена в регуляции транспорта кальция в нерве (Третьяк .Г. и др.. 1976; Ревин В.В. и др., 1992). Известно, что ключевым ієном в этом механизме является фосфоинозитид-специфичная осфолипаза С (ФИ-ФЛС), функциональные характеристики которой зучались в основном на гормонстимулируемых клетках центральной грвной системы (Rhee S.G., Choi K.D., 1992; Landau Е.М., et al., 994- Lee S В Rhee S G.. 1995- Tsutsami T et al, 1995) В то же время еханизм работы этого фермента в нервном волокне' практически не зучен.

Результаты многочисленных исследований показывают, что в эльшинстве случаев для функционирования фосфоинозитид-1ецифичной фосфолипазы С необходимы ионы Са²⁺ (Crooke S.T., ennett C.F.. 1989; Frankhauser Н. et al., 1995 ), но каким образом мни стивируют фермент, до сих пор неизвестно, хотя недавнр появились юбщения о том, что некоторые изоформы имеют последовательно-:и, сходные с доменом, обеспечивающим высокоаффинное связыва-le Са²⁺ в кальмодулине и некоторых других Са²⁺ связывающих ;лках (Frankhauser Н. et al, 1995: Nakashima S. et al, 1995). озможно также, что необходимость присутствия Са²⁺ для проявле-1я активности фермента объясняется тем что субстратом для него шпотся не свободные липиды. а фосфоинозитиды (ФИ) в комплексе Са²⁺ (Crooke ST. Bennett CF 1989- Авдонин Л.В., Ткачук В.А., 194). Зависимость активности фосфоинозитид-специфичной эсфолипазы С от ионов Са²⁺ на разных объектах охватывает >статочно широкий спектр концентгаций (Chau L Y Таї Н.Н 1982; ЯШМ Parker РI 1987 Homma Yet al 1988-Crooke ST Bennett F 1989) a в нервном волокне при его переходе из состояния покоя состояние возбуждения содержание этих ионов резко меняется Ыег Р F Schlaenfer W 1975- Максимов Г В и дн 1986- Ревин В В. до 1990) В связи с этим нам представлялось интересным устано-ггь'; имеется ли необходимость в иогтх Са²⁺ для активации фосфои-

нозитид-спецнфичной фосфолипазы С нервного волокна и какова i оптимальная концентрация.

Учитывая результаты некоторых исследований (Mcaimov G.V. ai, 1991), показывающие изменение Величины рИ в нерве п| проведении возбуждения, мы поставили еще одной своей задач! изучение зависимости активности фосфоипозитид-спсцифичш фосфолипазы С от величины рН, об оптимуме которого для это фермента среди исследователей существуют значительные разиогл сия (Chan LY.. Tai II.IL, 1982: draff G. et a!., 1984; Irvine R.F. el a 1984; Wilson D.B. el ai., 1984).

В клетках, стимулируемых сигнальными молекулами, активаш ФИ-ФЛС осуществляется через G-белки при их взаимодействии ГТФ (Taylor S.J. et а/., 1991; Landau ЕЖ el ai, 1994), однако нервных волокнах сущсствование подобного механизма не обнаруж но. Нет также сведений о наличии на поверхности нерва рсцспторо чувствительных к сигнальным молекулам.

В этой связи представляло интерес выяст1ть, возможна ли акт: вация фосфоинозитид-специфичной фосфолипазы С и фосфоиноз! тидного цикла при действии ГТФ на нервное волокно.

До настоящего времени не ясно, где локализована фосфоиноз: тид-специфичная фосфолипаза С в мембране или в цитоплазме, хот есть несколько предположений. Например, цитозольный фермсг может просто представлять собой фракцию фосфоинозйтн; специфичной фосфолипазы С, которая в норме ассоциирована плазматической мембраной и переходит в цитозоль при гомое1низ; ции клеток. Напротив, фосфолипаза С из цитоплазмы может связь ваться с цитоплазматической стороной мембраны при активації рецептора (BoyerJ.L. etai. 1989).

Цель и задачи исследования.

1. Обнаружить .активность фосфоинозитид-специфичной фосфс липазы С в покоящихся соматических нервах.

2. Показать изменение активности фермента при переходе нервo в функционирующее состояние и установить факторы, повышающи активность фосфоинозитид-специфичной фосфолипазы С в условия деполяризации мембраны нервного волокна.

3. Исследовать локализацию фермента и взаимосвязь его актиЕ ности с накоплением днацилглицерина в соматических нервах.

Научная новизна работы. Впервые проведены легальные не следования механизма - активации фосфоинозитид-специфично

юсфолипазы С в соматических нервах. Определено место ее окализации в нервном волокне. Установлена взаимосвязь между роцессом возбуждения нерва и активацией фосфоинозитид-пецифичной фосфолипазы С. Впервые показано усиление образова-ня диацилглицерина при деполяризации и изучен его жирнокислот-ый состав.

Научно-практическая значимость работы. Результаты иссле-ования позволяют расширить представление о молекулярных еханизмах возникновения и распросгранения возбуждения по ервному волокну, о роли фосфоинозитид-специфичной фосфолипазы в этом процессе. Данные могут быть использованы для понимания еханизмов патологических изменений, возникающих при поврежде-ии соматических нервов и для разработки способов репарации ервного волокна.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докла-ывались на заседаниях секции биофизики Московского общества спытателей природы (Москва, 1992), на V Всероссийской конферен-ии по патологии клетки (Москва, 1993), на Международном импозиуме «Физико-химические основы функционирования белков их комплексов» (Воронеж, 1995), на Огаревскпх чтениях в Мордов-ком госуниверситете им. Н.П.Огарева (Саранск; 1990-1996).

Публикации результатов работы. По теме диссертации опуб-иковано 7 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация объемом ^страниц ашинописного текста состоит из введения, 3 глав, заключения, ыводов и списка цитируемой литературы, включающего 33 гечественных и /6Ї зарубежных источников.