Премию поделили
датчанин Йенс Скоу из Орхусского университета,
американец Пол Бойер из Лос-Анджелесского
университета и англичанин Джон Уолкер из
Молекулярно-биологической лаборатории в
Кембридже. Отмечены их исследования ферментов,
обратимо преобразующих химическую энергию АТФ в
трансмембранный градиент ионов и протонов. Известно, что по солевому составу
цитоплазма клеток и внеклеточная среда сильно
различаются, в частности, концентрация ионов
натрия в клетках значительно ниже, а калия выше,
чем в плазме крови. Это неравновесное
распределение ионов поддерживается активно, то
есть с затратой химической энергии в клеточных
мембранах есть ферменты-насосы, которые
перекачивают ионы через мембрану.
В 1957 г. Скоу, которому сейчас 79
лет, обнаружил в гомогенате нервов краба фермент,
который, как оказалось, служит таким ионным
насосом при расщеплении молекулы АТФ он
обменивает два иона К+ на три иона Nа+, перенося их
через мембрану навстречу друг другу против
градиента их концентраций. Пронизывающий
мембрану насквозь фермент Nа+,К+-АТФаза состоит из
субъединиц двух типов, в нем есть места
связывания ионов натрия и калия, на его работу
влияют липидное окружение, различные вещества
как внешней среды, так и цитоплазмы. Скоу много
сделал для понимания устройства этого сложного
фермента, исследования которого продолжаются и
по сей день.
Создаваемая ионными насосами
разность концентраций ионов Nа+ и К+ по обе
стороны мембран играет ключевую роль в
проведении нервного импульса, в регуляции
осмотического давления и водно-солевого
обмена;например,морские птицы могут с помощью
этих ферментов опреснять для себя соленую воду.
Знания о них важны и для медицины - так, с ними
связано заболевание крови, при котором меняется
форма эритроцитов.
Бойер и Уолкер получили
известность в 70 80-е годы благодаря своим работам
над протонным насосом, то есть Н+-АТФ-синтазой
важнейшим белком биоэнергетики. После появления
революционной хемиосмотической теории П.Митчела
главной задачей было понять, как этот фермент
преобразует электрохимический градиент
протонов в химическую энергию АТФ синтезирует
АТФ из АДФ и неорганического фосфата (а может
осуществлять и обратный процесс). Уолкер,
используя электронную микроскопию и
рентгеноструктурный анализ, сумел прояснить
строение фермента и подтвердить верность
предложенного Бойером трехтактного алгоритма
его работы (см. "Новости науки", 1994, N11). Бойер,
в частности, предсказал, что внутренняя
субъединица белка вращается, последовательно
изменяя при этом конформацию каждого из трех его
каталитических блоков. Это было недавно блестяще
подтверждено в Японии ("Новости науки", 1997, N
7); фильм о поставленном там опыте произвел
сенсацию. Однако полного понимания как строения,
так и механизма действия фермента нет - тут
ведутся споры, в которых активно участвуют
отечественные исследователи, в том числе авторы
нащего журнала.
|