Azərbaycan Respublikası Kənd Təsərrüfatı Nazirliyi Aqrar Elm Mərkəzi

 
 
(2-30  мМ),  что  связано  с  высокими  концентрациями  этого  субстрата  в  листьях  растений 
[33;  30].  НАД-МЭ  у  микроорганизмов  имеет  молекулярную  массу  500  кДа  и 
функционирует как димер, тетрамер и октамер [2].  
Оптимум  рН  реакций  находится  в  нейтральной  зоне  и  равен  6,7-7,2  [61]. 
Предполагалось,  что  растительный  фермент  является  гетерологическим  димером, 
состоящим из субъединиц с молекулярной массой 58 и 62 кДа. Сродство фермента и НАД 
и  НАДН  невысокое,  но  величины  K
m
,  близки  к  физиологическим  концентрациям  этих 
субстратов (19). Оптимум рН реакций находится в нейтральной зоне и равен 6,7 - 7,2 [61].  
Молекулярная  масса  НАДФ-МЭ  обычно  составляет  230-280  кДа.  Его  молекула 
состоит из 4 субьединиц. Однако фермент из микроорганизмов может быть октамером с 
молекулярной массой 550 кДА или димером с молекулярной массой 105 кДа [8]. Сродство 
НАДФ  -  МЭ  к  субстратам  реакции  сильно  варьирует.  Величины  K
m 
колеблются  в 
пределах 0,018 - 3,7 мМ (по малату),  3-780 мкМ (по  НАДФ), 2,3-11,2 мМ (по пирувату), 
3,3-102  мкМ  (по  НАДФ),  0,45-11мМ  (по  СО
2
).  Оптимум  рН  среды  для  реакции 
декарбоксилирования  малата  значительно  различается  в  зависимости  от  объекта 
исследования и изменяется в пределах 6,5-8,5 [61].  
Наши многочисленные результаты показывают, что в флаговых листьях С
3
-растений 
пшеницы  НАДФ-МДГ  имеет  сложные  молекулярные  формы,  локализованные  в 
различных  компартментах    мезофиллных  клетoк  листьев.  Хлоропластлокализованные  
изоформы  фермента  имеет  молекулярная  масса  равным  66,  74  и  86  кДа,  а 
цитозольлокализованные изоформы имеет молекулярные массы равным 42, 66 и 74 кДа. В 
митохондриальной  фракции  активность  НАДФ-МДГ  не  была  обнаружена.  В  фазе 
цветения  онтогенеза  пшеницы  под  действием  засуха  в  цитозольной  фракции  появляется 
одна новообразованная изоформа фермента, в котором, молекулярная масса равна 90 кДа 
[15; 16; 47]. 
В  цитозоле  мезофиллных  и  обкладочных  клеток  листьев  амаранта  обнаружена  по 
одной изоформа НАД-МЭ-а, молекулярная масса равным 85 и 45 кДа, соответственно. В 
митохондриях мезофилла и обкладки обнаружены одна изоформа фермента молекулярная 
масса в котором в обоих молекулярных форм равна 65  кДа. В условиях нелостатки воды в 
митохондриях  обкладки  синтезируется  одна  индуктивная  изоформа  этого  фермента  [16; 
47]. 
Регуляция функционирования малатдегидрогеназной системы  
К  надмолекулярному  уровню  регуляции  активности  энзимов  относятся  процессы, 
связанные  с  образованием  кратковременных  или  долгоживущих  комплексов  молекул 
одного  и  того  же  или  разных  белков,  а  также  с  их  адсорбцией  на  поверхности 
внутриклеточных мембран или структур.  
Формирование  мультиэнзимных  комплексов  представляет  собой  сложившуюся  в 
ходе  эволюции  регуляторную  стратегию  организма,  которая  позволяет  клетке  повышать 
эффективность  протекания  метаболических  процессов  при  высокой  нестабильности 
внешней  и  внутренней  сред.  Образование  этих  комплексов  позволяет  клетке  уменьшать 
время  и  энергетические  затраты,  связанные  с  диффузией  и  транспортом  веществ  между 
следующими друг за другом катализаторами, а также создавать необходимые градиенты 
концентрации метаболитов.  
Фридрих  [12]  при  рассмотрении  кинетических  параметров  мультиэнзимных 
комплексов  описывает  явление,  называемое  им  облегченным  катализом.  В  механизме 
облегченного  катализа,  важную  роль  играет  компартментация  субстратов,  близость 
каталитических  центров  и  изменения  свободной  энергии    реакций  возникающих  при 
агрегации энзимов в виде комплексов [12].  
С  помощью  различных  экспериментов  показано,  что  скорость  образования  цитрата 
из  малата  в  присутствии  энзимного  комплекса,  состоящего  из  МДГ,  цитратсинтазы  и 
пируватдегидрогеназы  в  2-4  раза  превышает  эту  величину  для  системы  отдельных 
энзимов [29].  

---

 
 
Бикманс, Канарек показали, что ферменты ЦТК существуют внутри митохондрий в 
виде комплекса с молекулярной массой, равной 8 мегаДа. Этот комплекс состоит из одной 
молекулы α- кетоглутаратдегидрогеназы и 6 молекул каждого из остальных энзимов ЦТК, 
а  также  из  аспартатаминотрансферазы  и  нуклеозиддифосфаткиназы.  Комплекс 
адсорбирован  на  внутренней  поверхности  внутренней  мембраны  митохондрий  на  том 
месте,  где  расположена  сукцинатдегидрогеназа  и  электронно-транспортная  цепь  (ЭТЦ) 
[17].  
Для  некоторых  энзимов  характерно  наличие  динамического  равновесия  между  их 
функциональными  единицами  и  несколькими  олигомерными  формами.  Некоторые 
экспериментальные  данные  свидетельствуют  о  существовании  in  vivo  такого  рода 
динамического  равновесия  для  МДГ  различного  происхождения,  например  из  листьев 
фасоли, из семян огурца и из сердца свиньи, где наряду с димерами удалось обнаружить 
олигомеры,  имеющие  тетрамерную,  гексамерную  и  октамерную  структуру  [21].  Эти 
олигомеры  крайне  нестабильны  и  при  длительных  процедурах  выделения  спонтанно 
распадаются  на  функциональные  единицы  МДГ,  которые  в  большинстве  случаев 
представляют собой димеры, а иногда тетрамеры.  
Ткемаладзе и др. [9] при изучении МДГ из листьев чайного растения и виноградной 
лозы  выделили  тетрамерный  олигомер  с  молекулярной  массой  70  кДа,  который  при 
обработке  диссоциируется  на  неактивные  димеры  (37  кДа)  или  монометры  (17  кДа). 
Авторы  считают,  что  МДГ  в  зависимости  от  концентрации  и  от  существующих  внутри 
клетки  физиологических  условий  может  образовать  октамеры  (140  кДа)  с  пониженной 
каталитической  активностью.  Однако,  с  нашей  точки  зрения,  существование  столь 
низкомолекулярного  мономера  МДГ,  по  всей  видимости,  является  артефактом, 
возникающим  во  время  выделения  энзима,  при  частичном  протеолитическом 
расщеплении ее молекул [9].  
Олигомеризация  МДГ  и  существование  динамического  равновесия  между  ее 
функциональными единицами и более высокими олигомерными формами внутри клетки, 
по-видимому,  имеет  регуляторный  характер.  Возможно,  что  при  олигомеризации  МДГ 
переходит  к  конформационным  состояниям,  обладающим  различной  каталитической 
активностью. Причем это динамическое равновесие может зависеть как от концентрации 
энзима и его субстратов в клетке, так и от вязкости среды, значения рН, температуры и 
ионной силы раствора.  
Хабиг  и  Ракузен  обнаружили  in  vivo  существование  отличий  в  кинетических 
параметрах  олигомера  с  молекулярной  массой,  равной  280  кДа  и  димеров  МДГ, 
обнаруживаемых в листьях фасоли. Олигомер обладает более низким сродством к малату, 
чем димер МДГ [28].  
В  отличие  от  олигомеров,  функциональные  единицы  энзимов,  в  большинстве 
случаев обладает повышенной структурной стабильностью и диссоциировать им удается 
лишь  при  жесткой  обработке  белка  с  помощью  денатурирующих  агентов,  низких 
значений рН, высоких концентраций ионов и т.д. Исследования процессов, связанных с 
диссоциацией  и  реассоциацией  МДГ  из  растительных,  животных  и  бактериальных 
источников  показывают,  что  в  условиях  in  vivo  энзим  распадается  на  отдельные 
субъединицы  под  влиянием  экстремальных  значений  рН  и  температуры  [62].  Процесс 
диссоциации  МДГ  на  неактивные  субъединицы  удается  предотвратить  с  помощью 
различных соединений, так как НАДН, АТФ, АДФ и Zn
++
 [62].  
Литературные  данные  свидетельствуют,  что  активность  МДГ  внутри  клетки 
подчиняется  метаболическим  потребностям  организма.  Световая  регуляция  активности 
хНАДФ-МДГ [55] представляет собой пример такой зависимости с помощью механизма 
каталитической  модификации  фермента.  Накомото  и  Эдвардс  предложили  схему 
регуляции  НАДФ
+
  -  зависимой  хлоропластной  МДГ.  Этот  фермент  является 
светозависимым  белком,  активность  которого  зависит  от  нециклического  транспорта 
электронов и от энергетического состояния хлоропластов, в частности восстановленного 

---