Azərbaycan Respublikası Kənd Təsərrüfatı Nazirliyi Aqrar Elm Mərkəzi

 
 
существенную  роль  в  поддержании  внутренних  физиологических  условий  растительных 
клеток, что придает особое значение исследованию свойств и механизмов.  
Внутриклеточное распределение изоферментов малатдегидрогеназы 
Проблема,  связанная  с  идентификацией  изоэнзимов  МДГ,  касается,  прежде всего, 
растительных организмов, так как в клетках других живых существ содержится лищь две 
фракции,  обладающие  МДГ  активностью:  митохондриальная  и  цитоплазматическая. 
Данная субклеточная  локализация  МДГ  касается  не  только  клеток  животных  [23],  но  и 
таких  организмов  как  грибы  [35]  и  эвглены  [30].  В  клетках  бактерий  обнаруживается 
лишь  цитоплазматическая  МДГ  (цМДГ)  [38].  Однако  в  клетках  животных  (цМДГ)    и 
митохондриальный  (мМДГ)    изоэнзимы  МДГ  могут  быть  представлены  несколькими 
молекулярными  изоформами.  Например,  изоэнзимный  спектр  МДГ  из  печени  курицы 
состоит  из  3  фракций,  обладающих  МДГ  активностью.  Одна  из  них  соответствует 
мМДГ,  тогда  как  две  остальные  относятся  к  цитоплазме.  Последние  содержат  по  4 
субформы, которые по всей вероятности являются различными конформерами нативных 
изоэнзимов.  
Присутствие  в  клетках  растений  до  щести  изоэнзимов  МДГ,  обладающих 
различной  субклеточной  локализацией,  значительно  осложняет  исследование 
ферментной системы из данных объектов. Большинство сведений о МДГ растительного 
происхождения  имеет  неполный  и  противоречивый  характер,  прежде  всего  потому,  что 
во многих случаях изучались суммарные, частично очищенные и неидентифицированные 
препараты данного белка [11].  
Мало  внимания  уделялось  вопросу  о  внутриклеточной  локализации  МДГ  из 
растительных  организмов.  Открытие  изоэнзимов  МДГ  в  разных  компартментах 
растительной  клетки  является  событием  сравнительно  небольшой  давности.  О 
существовании  мМДГ  и  цМДГ  было  известно  уже  с  начала  60-х  годов,  когда 
осуществлялись  первые  попытки  частично  очищать  и  изучать  этот  энзим  из 
растительных объектов.  
Другие  изоэнзимы  МДГ  растительной  клетки  были  открыты  позже,  по  мере 
изучения  ее  альтернативных  метаболических  путей.  Пластидная  МДГ  была  впервые 
выявлена  в  листьях  шпината.  Основной  энзим,  обладающий  МДГ  активностью, 
хлоропластов представляет собой НАД [31].  
Одна  из  первых  работ  по  изучению  глиоксисомальной  МДГ  (гМДГ)  была 
выполнена Рочой и Тингом [50]. гМДГ особенно активна в молодых прорастающих или 
запасаюищх  органах  масличных  растений,  как  например,  в  эндосперме  клещевины 
(Ricinus communis). Где этот изоэнзим выполняет функции, связанные с мобилизацией и 
утилизацией запасных жирных кислот при прорастании.  
Особый  интерес,  с  нашей  точки  зрения,  представляют  вопросы  о  свойствах  и 
происхождении  гМДГ,  которые  должны  быть  рассмотрены  наряду  с  исследованием 
изоэнзимов,  локализованных  в  других  компартментах  клетки  и,  прежде  всего,  в 
пероксисомах.  Пероксисомы  представляют  собой  специализированные  органеллы 
зеленых листьев растений, связанные с протеканием фотодыхания и гликолатного цикла 
[4].  
Пероксисомальная  МДГ  (пМДГ)    впервые  была  обнаружена  при  изучении 
субклеточной  локализации  энзима  в  клетках  листьев  шпината  [63].  Наибольшая  доля 
активности МДГ в этих органах приходится на фракцию пероксисом и митохондрий.  
Соотношение  между  изоэнзимами  МДГ  в  клетке  зависит  от  исследуемого  органа 
растений, и от преобладающих в нем метаболических функций. В молодых и запасающих 
тканях  растений  преобладает  активность  мМДГ  и  гМДГ  (в  эндосперме  клещевины  и 
щитке  кукурузы),  тогда  как  в  корнях  наиболее  активной  является  цМДГ,  а  в  зеленых 
листьях  мМДГ  и  пероксимальная  формы  энзима  [63].  Поэтому,  изучение  субклеточной 
локализации  и  соотношения  между  изоэнзимами  МДГ  в  органах  растений  может  дать 

---

 
 
ценные  сведения  о  тех  метаболических  процессах,  которые  преобладают  в  них  при 
определенных физиологических условиях.  
По  нашим  данным  70%-ов  общей  активности  НАДФ-МДГ  локализована  в 
хлоропластах,  20-25%-ов  в  цитозоле,  а  5-10%-ов  в  митохондриях  клеток  мезофилла 
флаговых листьев пшеницы сортов азербайджанской селекции. 
Но  распределение  активности  НАД-малик  энзима  в  листьях  С
4
-растения  амаранта 
отличается  друг  от  друга  в  зависимости  от  их  тканевой  принадлежности.  Было 
обнаружено,  что  в  хлоропластах  обоих  ассимиляционных  тканей  листьев  не  было 
обнаружено  активность  НАД-МЭ.  90,6%-ов  от  общей  активности  НАД-МЭ  связана  с 
митохондриями  обкладки,  в  то  время  всего  9,4%-а  активности  фермента  обнаружена  в 
цитозоле  обкладки.  Эти  показатели  в  мезофильных  клетках  листьев  амаранта 
оценивается  так,  что      60,2%  от  общей  активности  фермента  локализована  в  строме 
митохондрии, а 39,8% активность НАД-МЭ локализована в цитозоле того же ткани [16; 
47]. 
Физико-химические и кинетические свойства малатдегидрогеназы  
МДГ была очищена до гомогенного состояния и получена в кристаллическом виде 
из  животных,  микроорганизмов  и  растений  [64].  Применяемые  методики  выделения  и 
очистки  фермента  отличаются  большим  разнообразием  и  длительностью.  Наиболее 
эффективными являются аффинные методы очистки, позволяющие получить гомогенный 
белок  быстро  и  с  большим  выходом  [51].  Величина  удельной  активности  гомогенных 
препаратов  колеблется  в  пределах  1000-1700  ФЕ/мг  белка  [16].  Фермент  обладает 
высокой  стабильностью  и  может  сохранять  активность  в  течение  нескольких  месяцев, 
что  позволяет  использовать  его  в  качестве  биохимического  реагента  в  научных 
исследованиях [3; 2]. Величина молекулярной массы фермента зависит от источника его 
выделения.  Для  ряда  бактерий,  микроводорослей  характерна  величина  молекулярной 
массы МДГ 100-500 кДа. Высокая молекулярная масса МДГ из некоторых растительных 
объектов  объясняется  образованием  комплекса  фермента  с  другими  белками  или 
ферментами,  поскольку  эти  величины  получены  на  основании  данных  электрофореза 
гомогенатов  тканей  [2].  Очищенный  фермент  обычно  имеет  молекулярную  массу  60-70 
кДа и представляет собой изологические димеры [32]. При этом молекулярная масса их 
идентичных субъединиц колеблется от 30 до 45 кДа.  
Oписывающие функциональные единицы МДГ  гетерологические, т.е. состоящие из 
двух неидентичных субъединиц [60]. Показано, что мономерная форма фермента обычно 
неактивна.  По  всей  видимости,  кроме  димеров,  в  природе  встречаются  тетрамеры  [22], 
которые  имеют  в  основном  бактериальное  происхождение  или  локализуются  в 
хлоропластах  и  митохондриях  высших  организмов.  Некоторые  авторы  описывают 
существование  in  vivo  олигомеров  МДГ  более  высокого  порядка,  т.е.  гексамеров  и 
октамеров  [28].  Такие  формы,  возможно,  возникают  в  результате  олигомеризации 
функциональных единиц МДГ и возникающее при этом динамическое равновесие между 
ними играет важную роль в регуляции функционального состояния и активности МДГ.  
МДГ различного происхождения характеризуется высоким сродством к ОА-у (K
m
 = 
5,7-180 мкМ), НАДН (К
т
=4-324 мкМ) и НАД (К
т
=0,1-1 мМ). Сродство к малату варьирует 
наиболее  сильно  (0,05-25  мМ)  [2;15].  При  этом  обнаружено,  что  растительная  МДГ 
характеризуется  более  низким  сродством  к  малате,  что  обусловлено  особенностями  их 
метаболизма.  Величины  оптимума  рН  для  реакций  окисления  малата  и  восстановления 
ОА  также  различаются  довольно  значительно.  Так,  если  рН  оптимум  для  реакции 
восстановления  ОА  находится  в  пределах  6,4-8,4,  то  для  реакции  окисления  малата  он 
равен 9-10.  
НАДФ  -  МДГ  выделена  и  очищена  из  хлоропластов  гороха  и  кукурузы. 
Установлено,  что  фермент  состоит  из  четырех  субъединиц  и  обладает  молекулярной 
массой 150 кДа [14; 55]. НАДФ - МДГ обладает чрезвычайно высоким сродством к ОА-у 
(К
т
=18-56 мкМ), НАДФН (24-70 мкМ), НАДФ (40-250 мкМ) и низким сродством к малату 

---