Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 8
1.1. Транспорт незаряженных молекул через биологические мембраны и модельные мембранные системы 8
1. 1. 1. Транспорт неэлектролитов через липидный бислой биологических мембран 9
1. 1.2. Облегченная диффузия 14
1. 1. 3. Диффузия через белковые поры 15
1. 1.4. Структура белков семейства аквапоринов 17
1. 1. 5. Роль аквапоринов в транспорте газов (СО2, NH3 и NO) через биологические мембраны и модельные мембранные системы 23
1. 1.6. Роль белка полосы 3 и комплекса белков резус-фактора в транспорте газов (СОг и NH3) через биологические мембраны 27
1. 2. Проницаемость биологических и модельных мембран для кислорода 31
1.2. 1. Метод флуоресцентных зондов 31
1.2.2. Метод спиновых зондов 33
1.2.3. Метод монослоев 35
1. 2. 4. Роль мембранных белков в трансмембранном транспорте кислорода 37
1.3. Основные характеристики процесса связывания кислорода эритроцитами по данным струевых методов 39
1. 3. 1. Поглощение кислорода эритроцитами 39
1. 3. 2. Дезоксигенация гемоглобина эритроцитов в присутствии дитионита натрия 45
Цели и задачи исследования 47
Глава 2. Материалы и методы 48
2. 1. Измерение коэффициента проницаемости для кислорода монослойных мембран из суммарных липидов эритроцитов 48
2. 1. 1. Выделение суммарных липидов из эритроцитов 48
2. 1. 2. Измерение коэффициента проницаемости для кислорода 48
2. 2. Кинетические эксперименты 50
2.2. 1. Описание экспериментальной установки 50
2. 2. 2. Определение скорости поглощения роданит-иона эритроцитами 53
2. 2. 3. Определение скорости поглощения 02 и СО эритроцитами 54
2. 2. 4. Определение коэффициента осмотической водной проницаемости мембраны эритроцитов 55
2. 2. 5. Регистрация кинетических кривых взаимодействия гемоглобина и 02 в гомогенном растворе 57
2. 3. Регистрация кривых диссоциации оксигемоглобина эритроцитов 57
2.4. Определение микровязкости липидного бислоя мембраны эритроцитов 59
Глава 3. Результаты и обсуждение 61
3.1. Проницаемость липидного компонента мембран эритроцитов для кислорода 61
3. 2. Влияние ингибиторов мембранного транспорта на скорость поглощения кислорода эритроцитами 70
3.2. 1.ДИДС 71
3.2.2.ЩС12игсХМБ 76
3.3. Влияние HgCl2 и пХМБ на кинетику реакции гемоглобина и кислорода в гомогенном растворе 86
3. 4. Влияние HgCl2 на кривую диссоциации оксигемоглобина 92
3. 5. Влияние HgCl2 на микровязкость липидного бислоя мембраны эрит роцитов 97
3. 6. Структурные основы и физиологическая значимость транспорта 02
через мембрану эритроцитов с участием мембранных белков 100
Заключение 107
Выводы 109
Список литературы
- Диффузия через белковые поры
- Измерение коэффициента проницаемости для кислорода
- Влияние ингибиторов мембранного транспорта на скорость поглощения кислорода эритроцитами
- Влияние HgCl2 на микровязкость липидного бислоя мембраны эрит роцитов
Введение к работе
Функцию переноса молекулярного кислорода от легких к клеткам-потребителям у позвоночных животных и человека выполняют специализированные клетки крови - эритроциты. Они наполнены железосодержащим белком гемоглобином, составляющим до 94% сухой массы клетки. В капиллярах легких человека насыщение гемоглобина эритроцитов кислородом происходит за четверть секунды (West, 1985; Endeward et al, 2006). При этом в цитоплазму эритроцита проникает примерно третья часть переносимого им кислорода. Очевидно, что столь быстрая оксигенация эритроцитарного гемоглобина в легких возможна лишь при условии существования весьма интенсивного переноса кислорода через мембрану эритроцитов.
Известно, что мембрана эритроцитов не оказывает существенного сопротивления для диффузии кислорода (Kreuzer, Yahr, 1960). Подтверждение этому было получено в модельных экспериментах, выполненных методом остановленной струи. С помощью этого метода можно наблюдать кинетику процесса переноса кислорода из внешней среды в цитоплазму эритроцитов по изменению во времени соотношения окси- и дезоксигемоглобина (Hartridge, Roughton, 1927). Полученные этим методом результаты показали, что скорость поглощения 02 эритроцитами определяется скоростью диффузии, а не химической реакцией взаимодействия 02 с гемоглобином в клетке. Установлено, что основным диффузионным барьером, определяющим скорость переноса 02 в цитоплазму эритроцитов, является высокое диффузионное сопротивление неперемешиваемого слоя воды, окружающего клетку, а вклад сопротивления мембраны незначителен (Coin, Olson, 1979; Huxley, Kutchai, 1981; Vandegriff, Olson, 1984; Holland et al, 1985; Yamaguchi et al, 1985). Объем, качество и уровень теоретического анализа экспериментального материала, подтверждающего надежность этих представлений, оказались настолько убедительными, что дальнейшие исследования роли мембраны в кислородном газообмене эритроцитов с помощью метода остановленной
струи были фактически свернуты более 20 лет тому назад.
Высокая проницаемость мембран эритроцитов для кислорода может быть обусловлена высокой проницаемостью липидного бислоя. Такое объяснение основано на традиционном предположении о том, что проницаемость для кислорода липидного бислоя биологических и модельных мембран близка к проницаемости слоя воды аналогичной толщины. Эти представления вытекают, в основном, из результатов косвенных экспериментов с использованием флуоресцентных и спиновых зондов (Fischkoff, Vanderkooi, 1975; Subczynski et ah, 1981; 1989; 1991; 1992; Kusumi eta!., 1982; 1986; Ligeza et al, 1998; Subczynski, Wisniewska, 2000; Widomska et al, 2007).
Этой точке зрения, однако, противоречит тот факт, что величина микровязкости липидного бислоя биологических мембран примерно на два порядка выше вязкости воды (Cogan et al, 1973; Edidin, 1974; Sinensky, 1974). В соответствии с законами диффузии, подвижности молекул кислорода в таких средах должны сильно различаться. С этим согласуются результаты прямых измерений трансмембранных диффузионных потоков 02 через моно-слойные липидные мембраны (Blank, 1962; Гуськова и соавт., 2000; Федоров и соавт., 2000; Ivanov et al, 2004).
В связи с этим, приобретает актуальность вопрос о существовании дополнительных путей переноса молекулярного кислорода через мембрану эритроцитов человека наряду с простой диффузией через липидный бислой. К настоящему времени показано, что некоторые малые незаряженные молекулы (С02, NO, NH3, Н20, Н202) могут проникать через биологические мембраны при участии белковых пор. Возможно, что белки обеспечивают высокую проницаемость мембран эритроцитов человека и для кислорода.
Диффузия через белковые поры
К настоящему времени обнаружено большое количество белков, которые формируют в мембране гидрофильные поры, через которые могут проникать различные вещества. В отличие от облегченной диффузии с участием переносчика кинетика транспорта через белковую пору не характеризуется насыщаемостью - диффузионный поток прямо пропорционален разности концентраций вещества по разные стороны мембраны (см. уравнение 1. 2) (Nikaido, 1992). В процессе переноса вещества белок, формирующий пору, не претерпевает конформационного перехода, хотя конформационные переходы возможны при открывании и закрывании пор.
Детально исследована структура следующих мембранных белковых комплексов, формирующих гидрофильные поры: ядерный поровый комплекс, коннексоны межклеточных контактов, неспецифические порины на ружной мембраны грамотрицательных бактерий, белки семейства аквапори-нов.
Ядерные поровый комплекс образуют белки нуклеопорины, общая молекулярная масса комплекса более 100000 кДа. Канал, формируемый ядерным поровым комплексом, пронизывает две мембраны ядерной оболочки. С помощью электронной микроскопии высокого разрешения установлено, что комплекс имеет октагональную симметрию (Unwin, Milligan, 1982). Ядерные поры обеспечивают избирательные транспорт белков и РНК. Кроме того, через ядерные поры могут проникать низкомолекулярные соединения (моносахариды, нуклеотиды, гормоны) путем простой диффузии (Fahrenkrog, Aebi, 2003).
Щелевые межклеточные контакты обеспечивают прямой перенос различных низкомолекулярных веществ между клетками. В области щелевого контакта плазматические мембраны клеток сближены, и в мембранах имеются особые структуры — коннексоны. Коннексоны представляют собой пронизывающие липидный бислой гомогексамеры, образованные субъединицами белка коннексина с молекулярной массой 30 кДа (Loewenstein, 1987). Субъединицы образуют цилиндрическую структуру с порой в центре. Коннексону на плазматической мембране клетки точно противостоит коннексон соседней мембраны, таким образом, образуется общий канал, соединяющий цитоплазму двух клеток. Через канал могут транспортироваться вещества с молекулярной массой не более 1,5 кДа. Установлено, что через щелевые контакты могут проникать ионы, моносахариды, аминокислоты, витамины, нуклеотиды (Verselis et al, 1986; Sohl, Willecke, 2004; Giepmans, 2004).
Неспецифические бактериальные порины (general porins) - это интегральные транспортные белки наружной мембраны грамотрицательных бактерий (Nikaido, Vaara, 1985). Эти белки обеспечивают пассивную диффузию через мембрану веществ с молекулярной массой не более 600 Да. В настоящий момент наиболее хорошо изучены порины Escherichia coli OmpF, OmpC и PhoE.
Порины образуют в мембране гомотримеры. По данным рентгеност-руктурного анализа каждый мономер порина представляет собой образованный антипаралельными /?-тяжами цилиндр, формирующий заполненную водой пору. Порины могут находиться в открытом и закрытом состоянии в зависимости от величины мембранного потенциала (Nikaido, 1992; Benz, Bauer, 1988; Koebnik et al, 2000).
Аквапорины — это семейство интегральных мембранных белков, формирующих поры, через которые проникает вода и ряд других низкомолекулярных неэлектролитов. Белки этого семейства очень широко распространены в живой природе - к настоящему времени обнаружено более 450 различных аквапоринов у представителей всех царств живых организмов от архей до животных (Kaldenhoff, Fischer, 2006). Для десяти представителей семейства установлена атомная структура (Murata et al, 2000; Ren et al., 2000; Sui et al, 2001; Savage et al, 2003; Harries et al, 2004; Lee et al, 2005; Tornroth-Horsefield et al, 2005; Hiroaki et al, 2006; Viadiu et al, 2007; Horsefield et al, 2008).
Предположение о существовании в биологических мембранах пор, заполненных водой, впервые было высказано в середине XX века на основе изучения мембранной проницаемости эритроцитов. Группой под руководством Соломона были разработаны методы измерения осмотической и диффузионной водной проницаемости мембран эритроцитов (Sidel, Solomon, 1957; Paganelli, Solomon, 1957). Коэффициент осмотической водной проницаемости (РА характеризует скорость проникновения через мембрану воды при наличии на мембране разности осмотического давления. Коэффициент диффузионной водной проницаемости (pd) определяет скорость проникновения через мембрану изотопно-меченной воды при отсутствии градиента осмотического давления.
Измерение коэффициента проницаемости для кислорода
Для определения коэффициента проницаемости для кислорода монослойных мембран из суммарных липидов эритроцитов использовали установку, схема которой представлена на рис. 4 (Федоров и соавт., 2000; Гусь-кова и соавт., 2000; Ivanov et al, 2004).
Поток кислорода через границу раздела воздушной и водной фаз регистрировали с помощью открытого плоского платинового электрода с площадью поверхности около 0,2 см2. Платиновый электрод находился в водном растворе КС1 (100 мМ) вблизи от поверхности раздела фаз, поверхность электрода была строго параллельна межфазной границе.
Потенциал платинового электрода устанавливали на уровне -0,6 В по сравнению с потенциалом хлорсеребряного электрода сравнения. В этих условиях на электроде происходила реакция восстановления кислорода 02 + 4ё + 4Н+ = 2Н20. Поток кислорода через границу раздела фаз создавал диффузионный ток, который регистрировали с помощью полярографа РА-3 (Laboratomy Pristroje, Чехословакия).
Глубину погружения электрода контролировали с точностью 1 мкм с помощью прецизионного механизма, включающего гидравлический преобразователь, микрометр и шаговый двигатель. Чтобы избежать ошибок, связанных с изменением уровня воды в результате испарения, использовали сенсор погружения электрода. Сенсор представлял собой иглу, закрепленную на определенном расстоянии (около 1 мм) над платиновым электродом. При каса ний кончиком иглы поверхности воды замыкалась электрическая цепь. Этот сигнал служил пусковым механизмом для начала измерений.
Управление установкой осуществляли с помощью компьютера РС-486. Экспериментальные данные регистрировали в виде текстовых файлов и обрабатывали с помощью программы OriginPro 8 (OriginLab Corporation, США).
Монослойную липидную пленку формировали в ванне Ленгмюра. Раствор суммарных липидов эритроцитов в органическом растворителе (гек-сан/этанол 9 : 1 об.) наносили на поверхность раствора КС1 с помощью микрошприца. Монослои формировались после испарения растворителя в течение 15 мин. Поверхностное натяжение водного раствора сг определяли методом Вильгельми (Birdi, 1989). Поверхностное давление л рассчитывали по формуле: 7Г = сг0 - сг, где сг0 - поверхностное натяжение раствора КС1 при отсутствии липидной пленки.
Для определения коэффициента проницаемости для кислорода моно-слойной мембраны из липидов эритроцитов регистрировали профиль диффузионного тока по глубине в присутствии и в отсутствие липидной пленки. Чистоту границы раздела фаз тщательно контролировали путем измерения поверхностного натяжения. Перед нанесением липида электрод опускали в глубину раствора, чтобы исключить возможность его загрязнения. После перемещения электрода на необходимую глубину, ток регистрировали через 15 с. Это время необходимо для установления в системе стационарного состояния.
Кинетические эксперименты выполнялись на двухволновом спектрофотометре Aminco DW-2, оснащенном приставкой для измерений методом остановленной струи Aminco-Morrow (American Instrument Co., США). Мертвое время установки - 4 мс (Morrow, 1970). Максимальное временное разрешение в двухволновом режиме - 1 мс. Схема приставки представлена на рис. 5. микрометр; А, В - рабочие шприцы; С - шприц с останавливающим поршнем.
Растворы реагентов помещаются в рабочие шприцы А и В из сменных шприцов (3). Поршни рабочих шприцов приводятся в движение с помощью подвижного блока (1). Блок управляется с помощью гидравлического устройства, соединенного с газовым баллоном. Под давлением реагенты посту пают в смесительную камеру, схема которой представлена на рис. 6. Вытекающий смешанный раствор поступает в шприц С и выталкивает его поршень. Поршень доходит до ограничителя (5), что приводит к остановке потока за время 1-2 мс. Дополнительно при соприкосновении поршня с ограничителем замыкается электрическая цепь (6). Замыкание служит сигналом для начала регистрации оптической плотности раствора в смесительной камере. Положение ограничителя регулируется с помощью микрометра (7), что позволяет изменять объем раствора, проходящего через систему за один запуск.
Влияние ингибиторов мембранного транспорта на скорость поглощения кислорода эритроцитами
В настоящий момент установлено, что в присутствии ДИДС снижается коэффициент проницаемости мембраны эритроцитов для С02 (Forster et al, 1998; Blank, Ehmke, 2003; Endeward et al, 2006; 2008). Так как ДИДС является ингибитором белка полосы 3, было высказано предположение, что чувствительный к ДИДС путь транспорта С02 полностью или частично связан именно с этим белком (Blank, Ehmke, 2003; Endeward et al, 2006). В предварительных экспериментах была проверена активность белка полосы 3 по отношению к анионному транспорту, а также эффективность ДИДС как ингибитора этого транспорта.
Для определения активности С17НСО 3 -обменника использовали методику регистрации кинетических кривых поглощения иона NCS" эритроцитами, содержащими метгемоглобин. Попадая в цитоплазму эритроцита ион NCS образует комплекс с метгемоглобином, что приводит к изменению спектра поглощения. Таким образом, накопление иона в цитоплазме можно регистрировать фотометрически (Salhany, 1998).
Кинетические кривые поглощения роданит-иона эритроцитами представлены на рис. 14. В контроле кинетика транспорта хорошо описывалась моноэкспоненциальной функцией с характерным временем -1,5 с. Такое же характерное время было получено в работе (Salhany, 1998). Связывание роданит-иона с метгемоглобином эритроцитов, проинкубированных с ДИДС (100 мкМ), вообще не наблюдалось. Таким образом, ДИДС полностью инги-бировал перенос аниона NCS"" белком полосы 3 через мембрану эритроцитов.
Мы предположили, что чувствительный к ДИДС путь транспорта углекислого газа через эритроцитарную мембрану является одновременно и путем транспорта кислорода. Для проверки этого предположения было исследовано влияние ДИДС на кинетику поглощения кислорода эритроцитами.
На рис. 15 представлены кинетические кривые поглощения кислорода эритроцитами в контроле и после инкубации с ДИДС (100 мкМ). Для контрольной суспензии клеток эффективная константа скорости поглощения кислорода (1п2/ті/2) равна 15,29 ± 0,93 с"1 (п = 5); для суспензии клеток, проинкубированных с ДИДС, - 15,88 ± 1,22 с"1 in = 5).Таким образом, инкубация эритроцитов с ДИДС не приводила к изменению скорости поглощения С 2 эритроцитами.
Мы не обнаружили чувствительного к ДИДС пути транспорта кислорода через мембрану эритроцитов. Однако наши эксперименты не позволяют полностью исключить возможность существования такого пути. Если вклад этого пути в суммарный поток кислорода через мембрану незначителен, то эффект ингибирования ДИДС мог не проявиться на фоне низкой проницаемости неперемешиваемых слоев воды, являющихся основным барьером для диффузии кислорода в цитоплазму эритроцита. Тем не менее, маловероятно, что высокая проницаемость мембраны эритроцита для Ог связана полностью с белком полосы 3, так как ДИДС полностью ингибирует активность этого белка по отношению к ионному транспорту.
Наиболее вероятным кандидатом на роль кислородной поры является белок аквапорин 1 (AQP1), который в относительно высоких количествах содержится в мембране эритроцитов (около 105 молекул/кл.) (Agre et al, 1993). К настоящему моменту показано, что AQP1 принимает участие в транспорте через биологические мембраны С02 и NO (Cooper, Boron, 1998; Nakhoul et al, 1998; Prasad et al, 1998; Herrera et al, 2000; Endeward et al, 2006; 2008). Однако общепринятая функция этого белка — повышение скорости трансмембранного транспорта воды (Agre et al, 1993). Транспорт воды через AQP1 ингибируется соединениями тяжелых металлов, в том числе ртути (Macey, Farmer, 1970; Yang et al, 2006; Niemietz, Tyerman, 2002). Для выяснения роли этого белка в транспорте кислорода через мембрану эритроцитов было исследовано влияние HgCb и ртуть-органического соединения иХМБ на скорость поглощения кислорода эритроцитами.
Для учета возможных неспецифических эффектов HgCb и пХМЬ на клетку, исследование влияния этих соединений на скорость кислородного обмена эритроцитов проводилось в сравнительном плане. В качестве контроля использовалось влияние ингибиторов на коэффициент осмотической водной проницаемости мембраны (Pf). Так как осмотический поток воды через мембрану эритроцитов в основном проходит через аквапорин 1, коэффициент проницаемости мембраны для воды является хорошем показателем активности этого белка (Roudier et al, 1998).
Коэффициент осмотической водной проницаемости мембраны эритроцитов рассчитывали из кинетических кривых снижения светорассеяния при быстром смешивании суспензии клеток в изотоническом буфере с гипотоническим буфером. Изменение светорассеяния отражало возрастание объема эритроцитов в результате входа воды из внешней среды в цитоплазму клетки.
Влияние HgCl2 на микровязкость липидного бислоя мембраны эрит роцитов
В предыдущих разделах было показано, что ртутьсодержащие SH-реагенты приводят к снижению скорости оксигенации гемоглобина эритроцитов в экспериментах, выполненных методом остановленной струи. Было предположено, что это снижение частично обусловлено снижением проницаемости для кислорода эритроцитарной мембраны. В рамках рассматриваемого в данной работе механизма снижение кислородной проницаемости связано с ингибированием белков, формирующих в мембране эритроцитов пору для кислорода.
В работе показано, что диапазоны концентраций ингибиторов, в которых наблюдалось снижение скорости трансмембранного транспорта воды и кислорода практически совпадают. Отсюда следует, что чувствительный к HgCl2 и пХМБ путь транспорта кислорода через мембрану эритроцитов связан в первую очередь с аквапорином AQP1. Однако HgCb и пХМБ могут связываться с сульфгидрильными группами различных мембранных белков. Можно предположить, что в транспорте кислорода через мембраны эритроцитов принимает участие не только AQP1, но и другой чувствительный к SH-реагентам белок или белковый комплекс.
Недавно было установлено, что белки комплекса резус-фактора (Rh-комплекса) мембраны эритроцитов участвуют в трансмембранном транспорте СОг и NH3 (Ripoche et al, 2004; Endeward et al, 2008). При этом оказалось, что транспорт NH3 чувствителен к HgCb (Ripoche et al, 2004). Ранее было высказано предположение, что Rh-комплекс образует и пору для транспорта 02 (Bruce et al, 2003). Хотя результаты настоящей работы не позволяют выявить роль Rh-комплекса в трансмембранном транспорте кислорода, нельзя исключать, что снижение коэффициента проницаемости мембран эритроцитов в присутствии HgCl2 частично связано и с ингибированием Rh-белков.
Может ли молекула кислорода проникать через мембрану с участием AQP1? Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть некоторые структурные особенности AQP1. Известно, что аквапорины образуют в мембране гомотетрамеры. Каждый из мономеров содержит водную пору. Кроме того, в центре тетрамера также имеется пора, функция которой окончательно не установлена.
Водная пора AQP1 имеет гантелевидную форму с двумя устьями на внеклеточной и цитоплазматической сторонах. Более узкая селективная часть поры имеет минимальный диаметр 2,8 A (Murata et al, 2000; Ren et al, 2000; Sui et al, 2001). Минимальный диаметр центральной поры близок к диаметру водной поры и составляет около 3 A (Yool et al, 1996; Anthony et al, 2000; Saparov et al, 2001; Yool, Weinstein, 2002). Исходя только из эффективного диаметра молекулы СЬ (около 2,6 А), теоретически можно предположить, что транспорт возможен через оба типа пор (Endeward et al, 2006).
Результаты, полученные в настоящей работе, не позволяют точно установить путь молекулы кислорода через AQP1. Известно, что центром связывания HgCl2 и пХМБ в молекуле AQP1 является аминокислотный остаток цистеина Cysl89, локализованный в водной поре. Ртутные ингибиторы ковалентно связываются с этим остатком с образованием меркаптидного производного (Preston et al, 1993):
Однако молекулярнодинамические расчеты не подтвердили этого предположения. Недавно было показано, что основной путь молекулы 02 через тетрамер AQP1 представлен центральной порой (Wang et ah, 2007). Транспорт кислорода исследовался как с помощью равновесного моделирования, так и с помощью управляемой молекулярной динамики на системе AQP-1-липидный бислой из пальмитоилолеоилфосфатидилхолина (ПОВХ). Равновесные расчеты показали, что в течение 26 не пять молекул кислорода спонтанно проникали в центральную пору, притом одна молекула пересекала мембрану. При наложении внешней силы, ускоряющей трансмембранную диффузию (управляемая молекулярная динамика), молекула 02 в 6 раз чаще пересекала мембрану через центральную пору, чем через водную пору мономера. По мнению Ванга и соавт., проникновение кислорода через водную пору затруднено из-за сильных водородных связей между белком и молекулами воды.
Однако результаты моделирования показали, что липидный бислой в целом имеет более высокую проницаемость для кислорода по сравнению с системой AQPl-ПОФХ той же площади. Авторы работы сделали вывод, что транспорт 02 через AQP1 имеет физиологическое значение лишь для мембран с низкой собственной проницаемостью или с высокой поверхностной плотностью аквапорина (Wang et ah, 2007).
Изучение проницаемости мембран с помощью молекулярной динамики имеет один существенный недостаток. При равновесном моделировании количество проникновений исследуемого вещества через мембрану при разумных временах расчета недостаточно для получения макроскопических характеристик (например, коэффициента проницаемости). В то время как при расчетах с помощью управляемой молекулярной динамики проникновение молекулы через мембрану индуцируется значительной внешней силой, которая отсутствует в реальной системе.
В целом молекулярнодинамические расчеты показывают, что центральная пора AQP1 может участвовать в транспорте кислорода через этот белок. Возможно, что чувствительность транспорта кислорода через AQP1 к HgCl2 и яХМБ обусловлена конформационным переходом, который индуцируется связыванием ингибитора с Cysl89 водной поры. В результате изменения конформации белка может снижаться кислородная проницаемость центральной поры.
К настоящему моменту конформационные переходы в молекуле AQP1, индуцируемые связыванием HgCl2 или пХМБ, не выявлены. Однако изменение конформации, вызванное HgCb, показано для другого представителя семейства аквапоринов - растительного белка PMIP31 (Baron et al, 1997).
Важным вопросом является физиологическая значимость транспорта кислорода через мембрану эритроцитов с участием AQP1. Имеющиеся к настоящему моменту литературные данные по этому вопросу неоднозначны.
Аквапорин 1 в большом количестве (около 2-Ю5 молекул/кл.) представлен в мембране эритроцитов человека (Agre et al., 1993). Известно, что AQP1 обеспечивает очень высокую проницаемость эритроцитарной мембраны для воды (Roudier et al., 1998). Однако до сих пор не решен вопрос о функциональной значимости этой высокой водной проницаемости. К настоящему моменту предложены две гипотезы, объясняющие физиологическую роль высокой водной проницаемости мембраны эритроцитов (Kuchel, Benga, 2005).
